KR101701620B1

KR101701620B1 - 도전성 요소 피착 및 형성을 위한 방법들 및 장치

Info

Publication number: KR101701620B1
Application number: KR1020150091553A
Authority: KR
Inventors: 에사 칼리스타자; 엘리 갈라; 단 쿠엘러; 윈스럽 칠더스
Original assignee: 펄스 핀랜드 오와이
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2017-02-01
Also published as: CN105415882B; WO2015198291A1; DE102015110342B4; US20150375246A1; DE102015110342A1; KR20160001709A; CN105415882A; US9833802B2

Abstract

이동 전화, 스마트폰, 개인 휴대 단말기(PDA), 랩탑, 및 무선 태블릿과 같은 이동 장치를 포함하는 전자 장치들에 사용하기 위한, 안테나와 같은 도전성 요소, 및 이를 형성하는 방법들, 및 장치. 한 예시적인 양태에서, 본 개시는 도전성 유체의 피착을 사용하여 형성된 도전성 안테나뿐만 아니라 이를 형성하는 방법 및 장비에 관한 것이다. 한 실시예에서, 복잡한(3D) 트레이스가 도전성 트레이스 패턴 내의 서로 다른 영역들의 생성을 통해 2개 이상의 다른 프린트 기술을 사용하여 형성된다.

Description

도전성 요소 피착 및 형성을 위한 방법들 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENT DEPOSITION AND FORMATION}

본 출원은 "METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENT DEPOSITION AND FORMATION"이라고 하는, 2014년 7월 18일자 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 62/026,560뿐만 아니라 "METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENT DEPOSITION AND FORMATION"이라고 하는, 2014년 6월 27일자 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 62/018,410의 우선권을 주장하고, 이들 각각은 여기에 전체적으로 참고로 도입된다.

본 출원은 동일한 명칭의 2012년 3월 2일자 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 61/606,320, 동일한 명칭의 2012년 3월 12일자 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 61/609,868, 및 동일한 명칭의 2013년 1월 8일자 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 61/750,207의 우선권을 주장하는 2013년 3월 1일자 출원된 "METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENT DEPOSITION AND FORMATION"이라고 하는 공동 소유되고 동시 계류 중인 미국 특허 출원 번호 13/782,993에 관련되고, 이들 각각은 여기에 전체적으로 참고로 도입된다.

본 출원은 또한 2014년 2월 12일자 출원된 "METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENT DEPOSITION AND FORMATION"이라고 하는 미국 임시 특허 출원 번호 61/939,197의 우선권을 주장하는 "METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENT DEPOSITION AND FORMATION"이라고 하는 2015년 2월 15일자 출원된 미국 특허 출원 번호 14/620,108에 관련되고, 이들 각각은 여기에 전체적으로 참고로 도입된다.

본 개시는 일반적으로 제조 물품 및 그것을 제조하는 방법들에 관한 것으로, 제조 물품은 예시적인 변형에서, 특히, 이동 전화, 스마트폰, 개인 휴대 단말기(PDA), 랩탑, 및 무선 전자 장치와 같은 이동 전자 장치에 사용하기 위한 도전성 요소를 포함한다. 한 예시적인 양태에서, 본 개시는 도전성 유체의 피착을 사용하여 형성된 도전성 요소(예를 들어, 안테나)뿐만 아니라 그것을 형성하는 방법들 및 장비에 관한 것이며, 장비는 2가지 이상의 유형의 프린팅 시스템을 이용한다.

안테나 및 다른 도전성 요소는 통상적으로 가장 최신의 무선 장치들(이동 컴퓨터, 이동 전화, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 개인 휴대 단말기(PDA), 또는 다른 개인 통신 장치(PCD) 등)을 포함하는 전자 장치들에 있다. 전형적으로, 안테나는 평면의 방사 평면 및 그에 평행한 접지 평면을 포함하는데, 이들은 보통 안테나의 정합을 달성하기 위해 서로 단락 회로 도체에 의해 접속된다. 이 구조는 그것이 원하는 동작 주파수 및 주파수들에서 공진기로서 기능하도록 구성된다. 전형적으로, 이들 내부 안테나는 독립되어 있든지, 무선 장치의 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 배치되어 있든지, 또는 다른 장치 소자 위에 있든지 간에, 안테나(들)에 및 안테나(들)로부터 무선 주파수의 전파를 가능하게 하도록 장치 내부에(외부 플라스틱 하우징 내 등) 배치된다.

높은 제조 비용 이외에, 이러한 종래 기술의 안테나 및 안테나 제조 방법은 또한 일반적으로 호스트 장치 내에 상당한 공간을 소모한다. 스마트폰 및 태블릿 컴퓨터와 같은 개인 전자 장치가 계속 소형화됨에 따라, 그 안에서 이용되는 안테나에 대한 요구가 성능 관점 및 공간 소모 관점 둘 다에서 더 커지고 있다. 후자가 특히 중요한데, 왜냐하면 안테나는 원하는 주파수 대역(들)에서 효과적으로 동작하면서도, 가능한 절대 최소 공간을 소모할 수 있어야 하기 때문이다. 위에 설명된 것들과 같은 주로 평면인 안테나 해결책으로는, 많은 공간이 소모될 수 있는데, 왜냐하면 안테나 평면은 하우징 내부에 전체적으로 포함되어야 하고, 예를 들어 휴대 전화 외부 하우징의 만곡을 수용하도록, 흔히 변형 또는 만곡될 수 없기 때문이다. 이러한 하우징은 또한 내부 몰딩된 특징 및 그에 부착된 다른 소자들을 가지므로, 특정한 전자기 구성의 안테나를 최소한의 내부 체적만을 사용하면서 하우징에 적응시키기를 시도하는 것을 더욱 더 어렵게 한다.

상기 문제들 중 일부를 다루고자 하는 시도로서, 제조 공정에 있어서의 최근의 진보는 안테나와 같은 도전성 요소들을 특별한 재료(예를 들어, 금속 첨가제로 도핑된 열가소성 재료)의 표면 상에 직접 구성하는 것을 가능하게 하였다. 이 도핑된 금속 첨가제는 안테나를 보다 복잡한 3차원 기하 구조 상에 구성할 수 있게 하는, 레이저 직접 성형(LDS)이라고 공지된 공정에서 레이저에 의해 활성화된다. 다양한 전형적인 스마트폰 및 다른 응용에서, 밑에 있는 스마트폰 하우징, 및/또는 안테나가 장치 내부에 배치될 수 있는 다른 소자들이, 예를 들어 표준 사출 몰딩 공정을 사용하는 것과 같이, 이 특별한 재료를 사용하여 제조될 수 있다. 다음에 레이저가 후속하여 도금될 (열가소성) 재료의 영역을 활성화하는 데 사용된다. 전형적으로, 다음에 안테나의 구성을 완료하기 위해 무전해 동도금조에 이어서 니켈 또는 금과 같은 연속적인 첨가 층들이 부가된다.

LDS는 매우 훌륭한 기술이지만, 또한 몇가지 단점도 있다; 특별한 열가소성 재료의 특성은 전통적인 중합체 재료의 특성과 맞지도 않지만, 전형적으로 보다 부서지지나 부러지기 쉽다. 다른 단점은 총 비용인데; 특별한 열가소성 수지는 전통적인 것들보다 비용이 많이 들고, 레이저 및 도금 공정은 비싸다. LDS 능력의 자본 비용은 또한 이 기술로의 진입에 상당한 장벽이 되고 있다.

높은 자본 비용의 한 결과는 안테나를 갖는 물품을 제조하기 위한 전용 LDS 설비를 구비할 필요가 있다는 것이다. 이것은 제품의 안테나 부분이 하나의 설비에서 제조되고, 제품이 다른 설비에서 통합되는 것을 필요로 할 수 있다. 이 방법은 안테나 부분의 재고 목록을 전달하고 이송하는 비용을 가중시킨다.

따라서, 낮은 비용으로 보다 신축성 있는 제조 공정으로 제조되면서 종래 기술의 방법에 대해 비교할 만한 전기적 성능을 제공하는, 휴대용 무선 장치의, 예를 들어, 안테나를 위한 개선된 도전성 요소 해결책에 대한 필요성이 눈에 띄게 대두되고 있다. 이러한 해결책의 소정의 구현들은 또한 공간의 향상된 절약, 및 복잡한 기하 구조를 제공하는 능력을 이상적으로 제공하고, 나아가 자본 투자 비용을 줄이고 진입에의 장벽을 낮춘다. 부가적으로, 안테나 제조가 완제품 조립과 통합되게 하는 것이 바람직하다.

폭넓게 변화하는 표면 기하 구조 위에 금속 밀도 및 최소 기하 구조의 큰 변화를 갖는 안테나 설계를 위한 다른 요건은 부가적인 도전을 불러일으키고 있다. 이들 요건을 다루면서 저 비용이고 효율적인 제조를 가능하게 하는 신축성있는 제조 시스템 및 공정이 필요하다.

본 개시의 한 양태에서, 제조 방법이 개시된다. 한 실시예에서, 방법은 그 위에 도전성 트레이스 패턴이 있는 제조 물품을 제조하기 위한 것이고, 이 방법은 도전성 트레이스 패턴을 정하는 정보를 수신하는 단계; 정보를 분석하여 적어도 제1 및 제2 영역들을 정하는 단계; 제1 영역에 관한 제1 출력 및 제2 영역에 관한 제2 출력을 발생하는 단계; 제1 출력을 제1 프린팅 장치에 보내는 단계; 및 제2 출력을 제2 장치에 보내는 단계를 포함한다.

한 구현에서, 제조 방법은 제조 물품의 표면 상에 형성될 도전성 트레이스 패턴의 적어도 일부를 정하는 파일을 수신하는 단계; 파일을 분석하여 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 적어도 2개의 영역을, 표면의 기하 구조에 적어도 부분적으로 기초하여 정하는 단계; 제1 및 제2 영역들에 각각 대응하는 제1 및 제2 프린트 파일들을 발생하는 단계; 및 제1 및 제2 프린팅 파일들을 그에 따라 사용하기 위해 각각 제1 및 제2 프린팅 시스템들에 보내는 단계를 포함한다.

다른 구현에서, 방법은 제조 물품의 표면 상에 형성될 도전성 트레이스 패턴의 적어도 일부를 정하는 파일을 수신하는 단계; 파일을 분석하여 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 적어도 2개의 영역을, 트레이스 폭 및 트레이스 두께 중 하나 이상을 포함하는 기하 구조에 적어도 부분적으로 기초하여 정하는 단계; 제1 및 제2 영역들에 각각 대응하는 제1 및 제2 프린트 파일들을 발생하는 단계; 및 제1 및 제2 프린트 파일들을 그에 따라 사용하기 위해 각각 제1 및 제2 프린팅 시스템들에 보내는 단계를 포함한다.

다른 구현에서, 방법은 제조 물품의 표면 상에 형성될 도전성 트레이스 패턴의 적어도 일부를 정하는 파일을 수신하는 단계; 파일을 분석하여 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 그 사이에 적어도 하나의 경계를 갖는 적어도 2개의 영역을 정하는 단계; 제1 및 제2 영역들에 각각 대응하는 제1 및 제2 프린트 파일들을 발생하는 단계; 제2 프린트 파일의 접속 트레이스들과 중첩하도록 제1 프린트 파일 내의 트레이스들을 2개의 프린팅 시스템 간의 오정렬 허용 오차를 적어도 초과하는 거리만큼 연장하는 단계; 및 제1 및 제2 프린트 파일들을 그에 따라 사용하기 위해 각각 제1 및 제2 프린팅 시스템들에 보내는 단계를 포함한다.

다른 구현에서, 방법은 도전성 트레이스 패턴의 적어도 일부를 정하는 파일을 수신하는 단계; 파일을 분석하여 기하 구조 임계값에 적어도 부분적으로 기초하여 다른 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 전체 도전성 트레이스 패턴을 정하고 그 사이에 경계를 갖는 적어도 2개의 영역을 정하는 단계; 제1 영역에 기초하여 제1 프린트 파일 및 제2 영역에 기초하여 제2 프린트 파일을 발생하는 단계; 제2 프린트 파일의 접속 트레이스들과 중첩하도록 제1 프린트 파일 내의 트레이스들을 2개의 프린팅 시스템 간의 오정렬 허용 오차를 적어도 초과하는 거리만큼 연장하는 단계; 및 제1 프린트 파일을 제1 프린팅 시스템에 보내는 단계; 및 제2 프린트 파일을 그에 따라 사용하기 위해 제2 프린팅 시스템에 보내는 단계를 포함한다.

본 개시의 다른 양태에서, 제조 물품이 개시된다. 한 실시예에서, 물품은 전기적 동작 요소(예를 들어, 안테나 등)를 형성하도록 기판 또는 다른 소자 위에 배치된 하나 이상의 도전성 트레이스를 포함한다. 한 변형에서, 하나 이상의 트레이스는 다른 피착 기술들을 사용하여 배치된 구역들을 포함한다.

한 구현에서, 제조 물품은 그 위에 형성된 도전성 트레이스 패턴을 갖는 표면을 정한다. 도전성 트레이스 패턴은 적어도 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 복수의 영역을 포함한다. 복수의 영역은 전체 도전성 트레이스 패턴을 총체적으로 정한다. 제1 및 제2 영역들은 각각 다른 제1 및 제2 프린팅 기술들 사용하여 형성되었고, 그 사이에 경계 구역을 갖는다. 제1 및 제2 영역들로부터의 트레이스들은 제1 및 제2 영역들의 트레이스들 간의 전기적 연속성을 보장하기 위해 경계 영역에서 중첩한다.

다른 구현에서, 제조 물품은 그 위에 형성된 도전성 트레이스 패턴을 갖는 표면을 정한다. 도전성 트레이스 패턴은 적어도 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 복수의 영역을 포함한다. 제1 영역은 1 내지 100나노미터인 평균 직경을 갖는 도전성의 실질적으로 회전타원체 입자들로부터 주로 형성된 비교적 미세한 그리고/또는 얇은 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다. 제2 영역은 2 내지 20미크론 범위의 평균 주 치수를 갖는 도전성 플레이크들로부터 주로 형성된 비교적 넓은 그리고/또는 두꺼운 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다.

다른 구현에서, 제조 물품은 그 위에 형성된 도전성 트레이스 패턴를 갖는 표면을 정한다. 도전성 트레이스 패턴은 적어도 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 복수의 영역을 포함한다. 제1 영역은 1 내지 100피코리터 범위의 건조 체적을 형성하는 것들과 같은, 방울들을 각각 방출하는 노즐들의 압전 어레이로부터 피착된 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다. 제2 영역은 500 내지 10,000피코리터의 범위의 건조 체적을 형성하는 것들과 같은, 방울들을 피착하는 유체 디스펜싱 노즐로부터 피착된 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다.

다른 구현에서, 제조 물품은 그 위에 형성된 도전성 트레이스 패턴을 갖는 표면을 정한다. 도전성 트레이스 패턴은 적어도 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 복수의 영역을 포함한다. 제1 영역은 체적이 1피코리터 미만인 건조 체적을 각각 형성하는 것들과 같은, 방울들을 비말하는 에어로졸 스트림에 기초하여 피착되는 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다. 제2 영역은 500 내지 5000피코리터 범위의 건조 체적을 각각 형성하는 것들과 같은, 방울들을 피착하는 유체 디스펜싱 노즐로부터 피착된 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다.

또 다른 구현에서, 제조 물품은 그 위에 형성된 도전성 트레이스 패턴을 갖는 표면을 정한다. 도전성 트레이스 패턴은 적어도 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 복수의 영역을 포함한다. 제1 영역은 1 내지 100피코리터 범위의 건조 체적을 각각 형성하는 것들과 같은 방울들을 각각 방출하는 노즐들의 압전 어레이로부터 피착된 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다. 제2 영역은 체적이 1피코리터 미만인 건조 체적을 각각 형성하는 방울들을 비말하는 에어로졸 스트림에 기초하여 피착된 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다.

다른 구현에서, 제조 물품은 그 위에 형성된 도전성 트레이스 패턴을 갖는 표면을 정한다. 도전성 트레이스 패턴은 적어도 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역을 포함하는 복수의 영역을 포함한다. 제1 영역은 1 내지 100피코리터 범위의 건조 체적을 각각 형성하는 것들과 같은, 방울들을 각각 방출하는 노즐들의 압전 어레이로부터 피착된 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다. 제2 영역은 체적이 1피코리터 미만인 건조 체적을 각각 형성하는 것들과 같은, 방울들을 비말하는 에어로졸 스트림에 기초하여 피착된 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다. 제3 영역은 500 내지 5000피코리터 범위의 건조 체적을 각각 형성하는 것들과 같이, 방울들을 피착하는 유체 디스펜싱 노즐로부터 피착된 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다.

또 다른 구현에서, 제조 물품은 그 위에 형성된 도전성 트레이스 패턴을 갖는 표면을 정한다. 도전성 트레이스 패턴은 적어도 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 복수의 영역을 포함한다. 제1 영역은 압전 프린트헤드의 적어도 선형인 스캔들을 이용하여 래스터 영역 필(fill) 프린트 모드에서 동작하는 압전 프린트헤드로부터 피착된 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다. 제2 영역은 트레이스들을 정하기 위해 비선형으로 이동하는 벡터 모드에서 동작하는 제2 프린트헤드로부터 피착된 트레이스들에 의해 적어도 부분적으로 정해진다. 제2 프린트헤드는 예를 들어, 압전 프린트헤드, 에어로졸 프린트헤드, 및/또는 유체 디스펜싱 프린트헤드 중 하나 이상일 수 있다.

다른 구현에서, 제조 물품은 그 위에 형성된 절연 패턴 및 도전성 트레이스 패턴을 갖는 표면을 정한다. 절연 패턴은 용량성 구조를 제공하기 위해 도전성 트레이스 패턴의 부분들을 분리한다. 도전성 및 절연 패턴들은 (1) 제1 프린트헤드를 사용하여 도전성 트레이스 패턴의 제1 부분을 프린트하는 단계, (2) 제2 프린트헤드를 사용하여 도전성 트레이스 패턴의 제1 부분의 제1 영역 위에 절연 패턴을 프린트하는 단계, 및 (3) 제3 프린트헤드를 사용하여 절연 패턴 위에 부분적으로 놓이고 도전성 트레이스 패턴의 제1 부분의 제2 영역 위에 놓인 도전성 트레이스 패턴의 제2 부분을 프린트하는 단계를 포함하는 방법에 따라 형성된다. 제1 및 제3 프린트헤드들은 동일한 프린트헤드일 수 있거나, 서로 다른 프린트헤드들일 수 있다.

다른 구현에서, 제조 물품은 (트레이스 두께의 함수로서 적어도 부분적으로 공진하거나 방사할 능력을 갖는) 안테나 트레이스들, (용량 변화를 검출할 능력을 갖는) 센서 트레이서들, 및/또는 (도통 대 절연 능력을 갖는) 접속 트레이스들을 포함한다. 트레이스의 특성들은 물품의 제조 동안에 어떤 프린트헤드가 선택되었는지를 결정할 수 있다.

다른 양태에서, 피착 장치가 개시된다. 한 실시예에서, 이 장치는 각각이 도전성 트레이스 또는 소자의 적어도 일부를 기판 또는 표면 상에 피착하도록 구성된 적어도 2개의 프린트 장치를 포함한다. 한 구현에서, 2개 이상의 프린트 장치는 기술에 있어서 이종; 즉 다른 피착 기술들을 사용한다.

한 구현에서, 피착 장치는 제조 물품의 표면 상에 프린트하기 위한 제1 프린팅 시스템 및 제2 프린팅 시스템을 포함한다. 제1 프린팅 시스템 및 제2 프린팅 시스템은 하나 이상의 파일 프로세서와 데이터 통신한다. 파일 프로세서(들)는 도전성 트레이스 패턴을 정하는 하나 이상의 입력 파일을 수신한다. 파일 프로세서는 입력 파일(들)에 기초하여 제1 프린트 파일 및 제2 프린트 파일을 발생한다. 파일 프로세서는 제1 프린트 파일을 제1 프린팅 시스템에 보내고, 그 다음에 제1 프린팅 시스템은 도전성 트레이스 패턴의 제1 부분을 프린트한다. 파일 프로세서는 제2 프린트 파일을 제2 프린팅 시스템에 보내고, 그 다음에 제2 프린팅 시스템은 도전성 트레이스 패턴의 제2 부분을 프린트한다. 파일 프로세서의 동작들은 완전 자동일 수 있거나 사용자 인터페이스에의 사람의 입력에 기초할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 프린팅 시스템들의 동작들은, 각각의 설계 및 구현에 따라, 순차적이거나(즉, 번갈아), 시간 전이하여 중첩하거나, 또는 완전히 동시일 수 있다.

다른 구현에서, 피착 장치는 제조 물품의 표면 상에 프린트하기 위한 제1 프린팅 시스템 및 제2 프린팅 시스템을 포함한다. 제1 프린팅 시스템은 적어도 미세한 트레이스들을 프린트하기 위해 구성되고, 100피코리터 미만의 건조 체적을 갖는 것들과 같은, 더 작은 방울들을 발생하는 프린트헤드를 포함한다. 더 작은 방울들은 1 내지 100나노미터의 평균 직경을 갖는 것들과 같은, 회전타원체 도전성 입자들을 포함한다. 제2 프린팅 시스템은 안테나 트레이스들을 프린트하기 위해 구성되고 500피코리터보다 큰 건조 체적을 갖는 것들과 같은, 더 큰 방울들을 발생하는 프린트헤드를 포함한다. 더 큰 방울들은 예를 들어, 2 내지 20미크론의 평균 주 치수를 갖는 도전성 플레이크들을 포함한다.

다른 구현에서, 제조 물품의 표면 상에 프린트하기 위한 제1 프린팅 시스템 및 제2 프린팅 시스템을 포함한다. 제1 프린팅 시스템은 그 적어도 일부가 예를 들어 1 내지 100피코리터 범위의 평균 방울 체적을 갖는 방울들을 발생하는 방울 발생기들의 기둥형 배열 또는 어레이를 포함하는 압전 프린트헤드를 포함한다. 제2 프린팅 시스템은 예를 들어 500 내지 5000피코리터 범위의 평균 방울 체적을 갖는 방울들을 발생하는 유체 디스펜싱 프린트헤드를 포함한다.

또 다른 구현에서, 피착 장치는 제조 물품의 표면 상에 프린트하기 위한 제1 프린팅 시스템 및 제2 프린팅 시스템을 포함한다. 제1 프린팅 시스템은 에어로졸 기반 프린트헤드를 포함하고 1피코리터 미만의 평균 방울 체적을 갖는 방울들을 발생할 수 있다. 제2 프린팅 시스템은 500 내지 5000피코리터 범위의 평균 방울 체적을 갖는 방울을 발생하는 유체 디스펜싱 프린트헤드를 포함한다.

다른 구현에서, 피착 장치는 제조 물품의 표면 상에 프린트하기 위한 제1 프린팅 시스템 및 제2 프린팅 시스템을 포함한다. 제1 프린팅 시스템은 그 적어도 일부가 예를 들어 1 내지 100피코리터 범위의 평균 방울 체적을 갖는 방울들을 발생하는 방울 발생기들의 어레이를 포함하는 압전 프린트헤드를 포함한다. 제2 프린팅 시스템은 에어로졸 기반 프린트헤드를 포함하고 1피코리터 미만의 평균 방울 체적을 갖는 방울들을 발생할 수 있다.

다른 구현에서, 피착 장치는 제조 물품의 표면 상에 프린트하기 위한 제1 프린팅 시스템, 제2 프린팅 시스템, 및 제3 프린팅 시스템을 포함한다. 제1 프린팅 시스템은 그 적어도 일부가 예를 들어 1 내지 100피코리터 범위의 평균 방울 체적을 갖는 방울들을 발생하는 방울 발생기들의 어레이를 포함하는 압전 프린트헤드를 포함한다. 제2 프린팅 시스템은 에어로졸 기반 프린트헤드를 포함하고 예를 들어 1피코리터 미만의 평균 방울 체적을 갖는 방울들을 발생할 수 있다. 제3 프린팅 시스템은 예를 들어 500 내지 5000피코리터 범위의 평균 방울 체적을 갖는 방울들을 발생하는 유체 디스펜싱 프린트헤드를 포함한다.

다른 양태에서, 여기서 예를 들어 공통 데이터 파일이 다중의 다른 시스템들 각각에 유용한 데이터 또는 정보를 포함하고, 또는 다중의 시스템들이 동일한 호스트 시스템 또는 장치 내에 실질적으로 포함된 것과 같은, 2개 이상의 이종 프린팅 또는 다른 피착 공정들을 위한 공통 출력 데이터 구조(예를 들어, 파일)를 사용하는 것을 고려하는 방법들 및 장치 둘 다가 개시된다.

다른 양태에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 장치가 개시된다. 한 실시예에서, 장치는 그 위에 배치된 적어도 하나의 프로그램을 갖는 매체를 포함하고, 적어도 하나의 프로그램은 (위에 참조된 피착 장치와 관련된 컴퓨터와 같은) 처리 장치 상에서 실행될 때, 규정된 도전성 트레이스 패턴(예를 들어, 3D 트레이스 파일) 내에 2개 이상의 영역을 기술하게 하는 복수의 명령어를 갖는다.

한 구현에서, 컴퓨터 판독 가능 장치가 개시된다. 한 실시예에서, 장치는 그 위에 배치된 적어도 하나의 프로그램을 갖는 매체를 포함하고, 적어도 하나의 프로그램은 (위에 참조된 피착 장치와 관련된 컴퓨터와 같은) 처리 장치 상에서 실행될 때, 적어도 다음의 공정 단계들이 발생하게 하는 복수의 명령어를 갖는다: (1) 물품의 표면 기하 구조 및 그 위에 프린트될 안테나 트레이스 패턴의 적어도 일부를 정하는 입력 데이터 구조 또는 구조들(예를 들어, 파일 또는 파일들)이 얻어지거나 액세스되고, (2) 입력 파일(들)이 복수의 프린트 데이터 구조(파일)을 정하기 위해 처리되고, (3) 복수의 프린트 파일 각각은 복수의 다른 프린터들(또는 동일한 호스트 시스템/장치 내의 프린트 공정들 또는 기능들) 중 하나에 보내지고, 여기서 다른 프린터들/공정들/기능들은 다른 프린팅 기술들을 이용한다. 일부 특정한 실시예들에서, 단계들은 어떤 프린터들/프로세서들/기능들이 이용되고 언제 이용되는 것과 같은 팩터들을 결정하는 동작의 순차를 최적화하기 위한 분석을 포함할 수 있다.

이후 더 논의되는 이들 및 다른 양태들은 본 개시 내용이 주어지면 통상의 기술자에 의해 쉽게 이해될 것이다.

도 1a는 프린트된 도전성 패턴(6)을 포함하는 제조 물품(2)의 예시적인 실시예의 제1 도면.
도 1b는 프린트된 도전성 패턴(6)을 포함하는 제조 물품(2)의 예시적인 실시예의 제2 도면.
도 1c는 비교적 좁은 폭 트레이스들(14) 및 비교적 넓은 폭 트레이스들(15)을 포함하는 프린트된 도전성 패턴(6)을 포함하는 제조 물품(2)의 부분의 확대도.
도 2는 2개의 다른 프린팅 시스템들(24 및 26)을 이용하는 본 개시의 한 실시예에 따른 제조 시스템(20)을 도시한 블록도. 소정 형태의 프린팅 시스템들이 도 2와 관련하여 설명되지만 도 2는 임의의 2개의 다른 프린팅 시스템들에 적용할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 3은 3개 이상의 프린팅 시스템들을 이용하는 본 개시의 실시예에 따른 제조 시스템(30)을 도시한 블록도. 소정 형태의 프린팅 시스템들이 도 3과 관련하여 설명되지만 도 3은 임의의 3개 이상의 다른 프린팅 시스템들에 적용할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 4는 도전성 트레이스 패턴(6)을 형성하는 생산 또는 제조 방법의 플로우 차트도. 도 4의 방법은 도 2의 블록도 또는 도 3의 블록도에 적용할 수 있다.
도 5는 도 2의 프린팅 시스템들(24 또는 26) 중 어느 것 또는 도 3의 프린팅 시스템들(34-36) 중 어느 것에 이용된 프린팅 시스템을 나타낼 수 있는 프린팅 시스템(60)의 블록도.
도 6a는 제조 물품에 대해 프린트헤드를 배치하기 위해 사용된 모션 제어 시스템의 제1 실시예의 개략도.
도 6b는 제조 물품에 대해 프린트헤드를 배치하기 위해 사용된 모션 제어 시스템의 제2 실시예의 개략도.
도 6c는 제조 물품에 대해 프린트헤드를 배치하기 위해 사용된 모션 제어 시스템의 제3 실시예의 개략도.
도 7은 에어로졸 스트림(82)을 방출하도록 구성된 에어로졸 프린트헤드(80)의 개략 단면도.
도 8은 도 7의 에어로졸 프린트헤드(80)에 의해 형성된 미세한 도전성 트레이스(14)의 예시적인 부분(91)의 평면도.
도 8a는 도 8의 A-A로부터 취해진 단면도.
도 8b는 도 8의 B-B로부터 취해진 단면도.
도 9는 비교적 큰 도전성 유체 방울들을 방출하도록 구성된 유체 디스펜스 프린트헤드(100)의 개략 단면도.
도 10은 도 9의 유체 디스펜스 프린트헤드(100)에 의해 형성된 넓은 도전성 트레이스(15)의 예시적인 부분(110)의 평면도.
도 10a는 도 10의 A-A로부터 취해진 단면도.
도 10b는 도 10의 B-B로부터 취해진 단면도.
도 11a는 은 플레이크(112)의 "상면도".
도 11b는 은 플레이크(112)의 "측면도".
도 12는 접착 존을 나타내는 기판 상에 형성된 예시적인 도전성 트레이스(15)의 부분의 단면도.
도 13은 프린팅 시스템이 에어로졸 빔 프린트헤드 및 유체 디스펜싱 프린트헤드를 이용하는 도 2의 제조 시스템(20)의 실시예를 이용하여 도전성 트레이스 패턴(6)을 형성하는 제조 방법의 플로우 차트도.
도 14는 미세한 트레이스(14)와 넓은 트레이스(15) 간의 접합의 평면도.
도 14a는 도 14의 A-A로부터 취해진 단면도.
도 15a는 압전 어레이 프린트헤드의 예시적인 구성의 측면도.
도 15b는 압전 노즐들의 기둥형 배열을 갖는, 도 15a의 압전 어레이 프린트헤드의 예시적인 면 구성을 도시한 도면.
도 16은 도 3의 것과 같은 예시적인 제조 시스템을 이용하는, 도전성 트레이스 패턴을 형성하는 제조 방법의 한 실시예의 플로우 차트도.
도 17은 다른 유형의 "영역들"을 나타내는, 예시적인 금속 트레이스 패턴의 개략도.
도 18은 프린팅 시스템이 에어로졸 빔 프린트헤드 및 유체 디스펜싱 프린트헤드를 이용하는 도 2의 제조 시스템(20)을 이용하여 도전성 트레이스 패턴을 형성하는 제조 방법의 한 실시예의 플로우 차트도.
도 19는 넓거나 큰 특징의 내부 및 외부 부분들을 포함하는, 복수의 다른 종류의 영역들을 나타내는 예시적인 금속 트레이스 패턴의 개략도.
도 20은 프린팅 시스템이 압전 어레이 프린트헤드 및 유체 디스펜싱 프린트헤드를 이용하는 도 2의 예시적인 제조 시스템(20)을 이용하여 도전성 트레이스 패턴을 형성하는 제조 방법의 한 실시예의 플로우 차트도.
도 21a는 도전성 트레이스 패턴을 포함하는 제조 물품의 예시적인 실시예의 상면도.
도 21b는 도 21a의 도전성 트레이스 패턴을 갖는 제조 물품의 예시적인 실시예의 저면도.
도 21c는 도 21b로부터 취해진 상세도.
도 21d는 예시적인 도전성 트레이스 패턴의 부분도.
도 22a는 도전성 트레이스들을 형성하는 데 사용된 예시적인 잉크젯 프린팅 시스템의 상면도.
도 22b는 도 22a의 도전성 트레이스들을 형성하는 데 사용된 예시적인 잉크젯 프린팅 시스템의 측면도.
도 23a는 제조 물품의 예시적인 구현 내에 형성된 다양한 층들을 도시한 분해도.
도 23b는 도 23a의 제조 물품의 상면도.
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본 개시는 한 양태에서, 기판 상에 형성된 (안테나와 같은) 도전성 요소를 한 변형으로 포함하는 제조 물품에 관한 것이다. 도전성 요소는 복수의 접속된 도전성 트레이스를 포함한다. 트레이스들은 평면의 또는 비평면의 또는 3차원 기판에 걸쳐 연장할 수 있다. 본 개시에 따르면, 트레이스들은 도전성 트레이스들을 형성하기 위해 적어도 2개의 다른 프린팅 시스템들을 사용하여 한 예시적인 실시예에서 형성된다.

도 1a-c는 본 개시에 따른 제조 물품(2)의 예를 도시한 다른 등각도들이다. 어떤 실시예에서, 제조 물품(2)은 몇 가지 예를 들자면 이동 전화, PDA(개인 휴대 단말기), 스마트폰, 또는 태블릿과 같은 이동 장치를 위한 하우징의 일부 또는 모두를 형성한다. 어떤 실시예에서, 제조 물품은 이동 장치와 조합되거나 그 일부로서 사용될, 안테나 구조와 같은, 도전성 요소를 포함한다.

제조 물품(2)은 베이스 기판(4)에서 시작된다. 제1의 예시적인 실시예에서, 기판(4)은 플로카보네이트(PC)로 구성된다. 제2의 예시적인 실시예에서 기판(4)은 폴리아미드(PA)로 구성된다. 다른 실시예들은 PVC(염화 폴리비닐) 또는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)와 같은 다른 중합체를 사용할 수 있다. 어떤 실시예에서, 중합체는 몇 가지 예를 들자면 유리 섬유, 탄소 섬유, 유리 구슬, 미네랄, 또는 다른 필러 유형, 및/또는 이들의 화합물로 채워질 수 있다. 기판(4)으로서 다른 가능한 재료는 금속, 유리, 및 다른 유형의 재료들을 조합한 합성물을 포함한다.

각각의 제조 물품(2)은 베이스 기판(4) 및 그 위에 형성된 도전성 트레이스 패턴(6)을 포함한다. 도전성 트레이스 패턴(6)의 다양한 실시예는 평면일 수 있거나, 도 1a-c에 도시된 변형에서와 같이, 비평면일 수 있다. 비평면의 도전성 트레이스 패턴은 상호 직교하는 표면들(8)과 같이 개별적으로 및/또는 상호적으로 비평면일 수 있는 다양한 표면들(8)에 걸칠 수 있다. 다양한 실시예에서, 도전성 트레이스 패턴(6)은 2개, 3개, 4개, 또는 그 이상의 상호적으로 비평면인 표면들(8)에 걸칠 수 있다. 다른 실시예에서, 도전성 트레이스 패턴(6)은 만곡된(비평면) 표면(8) 위에 형성될 수 있다. 상기 및/또는 다른 구성의 다양한 다른 조합이 본 개시 내용이 주어지면 통상의 기술자에 의해 인식될 것이다.

도전성 트레이스 패턴(6)의 부분들은 예를 들어 안테나(10)와 같은, 기능적 구조를 정할 수 있다. 한 실시예에서, 안테나(10)를 정하는 도전성 트레이스 패턴(6)의 부분들은 주어진 동작 주파수에서 "표피 깊이" δ의 배수를 초과하는 두께를 갖는다. 표피 깊이 δ는 외부 교류 전계의 영향 하에 있을 수 있는 도체의 깊이에 따라 교류 전류 밀도가 어떻게 변화하는지를 기술하는 식에 관련될 수 있다. 전류 밀도에 대한 식은 J = J_se^-d/δ이고, 여기서 J는 트레이스 내로의 주어진 깊이 d에서의 전류 밀도이고, J_s는 트레이스의 표면에서의 전류 밀도이다. 값 d는 외부 표면에 수직인 방향을 따라 도체의 외부 표면으로부터 측정된 거리 d이다. 전형적인 동작 주파수는 1㎓(기가헤르쯔)이지만, 이 값은 단지 예시적인 것이고 (트레이스의 어떤 동작 파라미터도 결코 제한하지 않고), 다른 값들이 기꺼이 치환될 수 있다는 것을 알 것이다. 재료가 도체와 절연체 간의 합성인 어떤 경우에, 표피 깊이를 재료 성능에 기초한 "유효 표피" 깊이라고 할 수 있다. 주어진 주파수에서의 표피 깊이 δ는 전류 밀도 J가 표면에서의 값의 약 63%만큼, 또는 1/e로 떨어진 도체 내로의 깊이로서 정의될 수 있다. 예를 들어, John R, Reitz, Frederick J. Milford, and Robert W. Christy, "FOUNDATIONS OF ELECTROMAGNETIC THEORY," Third Edition, published in 1980 by Addison-Wesley Publishing Company를 참조하고, 그 전체 내용은 여기에 참고로 도입된다(예를 들어, 369 페이지 참조). 주어진 재료의 표피 깊이에 대한 일반적인 식은 δ = [2/ωμσ]^1/2이고, 여기서 ω는 들어오는 전자파에 의해 부여될 수 있는 교류의 각 주파수이고, μ는 재료의 투자율이고, σ는 재료의 도전율이다. 이후의 평가에서, μ의 기여는, 은과 같은, 사용된 전형적인 재료들에 대해 일정한 경향이 있기 때문에 무시된다. 논의의 목적을 위해 ω의 값은 1㎓의 주파수의 2π배일 수 있다.

안테나(6)의 예시적인 실시예의 각 트레이스는 금속의 입자들을 포함하는 도전성 물질(예를 들어, 유체)로부터 형성된다. 바람직하게는, 금속은 높은 도전율을 갖는다. 은이 본 개시에 유용한 그러한 금속의 한 예이지만, 다른 금속들도 역시 사용될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 고체 은 금속은 1㎓에서 측정된 약 2㎛인 표피 깊이를 갖는다. 도전성 유체로부터 형성된 트레이스들은 일반적으로 벌크 은보다 낮은 도전율을 갖는 경향이 있는데, 왜냐하면 적어도 부분적으로, 입자들은 서로 낮은 표면적 접촉을 갖는 경향이 있고 함께 완전히 압축되지 않기 때문이다.

본 논의의 목적을 위해, 주어진 금속의 입자들로부터 형성된 프린트된 트레이스의 표피 깊이 대 벌트 금속 자체 사이의 관계식이 정의될 수 있다. 그 식은 아래 식(1)에 표시된다.

δ_trace = δ_bulk * σ¹ ^/ ² _bulk/σ¹ ^/ ² _trace 식(1)

상기 관계식에서, δ_trace는 트레이스의 표피 깊이이고, δ_bulk는 벌크 금속의 표피 깊이이고, σ¹ ^/ ² _bulk는 벌크 도전율의 제곱근이고, σ¹ ^/ ² _trace는 트레이스 도전율의 제곱근이다. 이 관계식은 표피 깊이 δ는 도전율의 제곱근에 반비례한다는 것을 기술한다.

트레이스를 만드는 데 사용된 은 입자들의 예를 고려해 보자. 벌크 은의 도전율은 (입자-기반의) 트레이스의 것의 25배라는 것을 가정하자. 이 예에서의 표피 깊이 비는 약 25^1/2 또는 약 5 대 1일 것이다. 벌크 은은 약 2미크론의 표피 깊이를 갖기 때문에, 트레이스의 표피 깊이는 10미크론 정도일 것이다(벌크 재료의 것의 5배).

상기 비교는 다른 금속에 대해 트레이스 대 벌크 금속을 비교하는 것에 반드시 해당되지 않는다는 점에 주목한다. 예를 들어, 식은 일반적으로 벌크 은과 철 입자들로부터 형성된 트레이스들과의 비교에는 정확하지가 않다. 왜냐하면 2개의 다른 금속은 다른 투자율(μ) 값을 가지고 이는 결국 표피 깊이들을 비교하는데 있어서 팩터가 되기 때문이다. 상기 비들은 동일한 투자율을 가정하고, 투자율은 주어진 금속에 대해 벌크 금속 특성과 트레이스 특성을 비교하는데 주요 팩터가 아니라는 것을 가정한다.

도 1b에 따르면, 표면(8)은 오목부(12)를 포함한다. 오목부(12) 내에는 다수의 매우 미세한 트레이스들(14)이 있다. 물품(2)의 부분의 보다 상세한 도면이 표면(8)의 오목부(12) 및 미세한 트레이스들(14)을 도시한 도 1c에 도시된다. 미세한 트레이스들(14)은 미세한 피치 칩 패키징을 위한 것과 같은 매우 미세한 기하 구조 요건을 수용하도록 200㎛(미크론) 이하일 수 있다. 다른 미세한 트레이스들(14)은 150㎛ 이하, 100㎛ 이하, 75㎛ 이하, 또는 심지어 50㎛ 이하의 폭을 가질 수 있다.

도 1a를 다시 참조하면, 복합 만곡부를 갖는 부분(16) - 부분(16)은 2개의 축을 따라 만곡함 - 과 같은 표면(8)의 부분들이 있을 수 있다. 도 1a-c에 도시되어 있지 않지만, 본 개시의 프린팅 시스템은 또 다른 응용뿐만 아니라, 도시된 부분(16)과 같은 복합 표면들 위에 프린트할 수 있다.

도전성 트레이스 패턴(6)은 또한 원한다면 보다 넓은 트레이스들(15)을 포함할 수 있다. 한 예시적인 구현에서, 보다 넓은 트레이스들(15)은 적어도 250㎛ 또는 적어도 300㎛의 폭을 가질 수 있다. 보다 넓은 트레이스들(15)은 어떤 경우에는 약 1000㎛의 폭을 가질 수 있다. 일반적으로 말하면, 본 맥락에서, "보다 넓은 트레이스들"이란 250㎛을 초과하는 적어도 2개의 직교하는 치수들을 갖는 도전성 트레이스 패턴(6)의 보다 큰 기하 구조 특징을 제한 없이 의미한다.

본 개시에 따른 부가 제조 시스템은 도 1a-c에 도시된 것과 같은 도전성 트레이스 패턴들(6)을 효율적으로 형성할 수 있다. 이러한 패턴은 도전적인 기하 구조 및 도전성 트레이스 패턴의 큰 변화를 포함한다.

도 2는 본 개시에 따른 부가 제조 시스템(20)의 실시예를 도시한다. 제조 시스템(20)은 도전성 패턴들(6)이 기판(4)의 표면(8) 상으로의 도전성 유체의 디스펜싱, 프린팅, 지향 및/또는 스프레잉과 같은 "부가 공정들"에 의해 형성되기 때문에 "부가(additive)"라고 한다. 이것은 에칭 공정과 같은 블랭킷 패턴의 제거를 통해 패턴을 형성하는 "절삭(subtractive) 공정들"과 반대된다. 에칭은 광 에너지(예를 들어, 레이저)의 인가를 통해 및/또는 화학적 제거 공정을 통해 재료를 제거하는 공정을 말할 수 있다. 추가적으로, 에칭은 단면 에칭이든 또는 양면 에칭이든 건식 에칭, 습식 에칭, 광 화학 밀링, 금속 에칭, 화학적 가공, 또는 포토 제조 중 하나 이상일 수 있다.

제조 시스템(20)은 파일 프로세서(22), 제1 프린팅 시스템(24), 제2 프린팅 시스템(26), 및 건조 및/또는 경화 오븐(28)을 포함한다. 선택적으로 시스템(20)은 제1 프린팅 시스템(24)과 제2 프린팅 시스템(26) 사이에 또 하나의 건조 오븐(29)을 포함할 수 있다. 파일 프로세서(22)는 일반적으로 도 1a-c에 도시된 도전성 트레이스 패턴(6)과 같은 도전성 트레이스 패턴(6)을 기판(4) 상에 정하는 파일(23)을 수신하도록 구성된 컴퓨터이다. 파일 프로세서(22)는 또한 프린터들(24 및 26) 각각에 대한 프린트 파일들(25)을 출력하기 위해 입력 파일(23)을 처리하도록 구성된다. 출력 파일들 각각은 프린터들 각각이 기판(4) 상에 형성할 도전성 트레이스 패턴(6)의 부분을 정한다.

예시적인 실시예에서 제1 프린팅 시스템(24)은 도 1c에 도시된 것들과 같은 매우 미세한 트레이스들(14)을 프린트하도록 구성된다. 예시적인 실시예에서 제1 프린팅 시스템(24)은 폭이 100㎛ 이하일 수 있는 극히 미세한 트레이스들을 형성할 수 있는 매우 미세한 에어로졸 입자들의 비말된 빔을 방출하는 프린트헤드를 포함할 수 있다. 이 예시적인 실시예에서 제2 프린팅 시스템(26)은 도 1a-c에 도시된 더 넓은 트레이스들(15)과 같은 비교적 더 넓은 트레이스들(15)을 프린트하도록 구성된다. 이 예시적인 실시예에서 제2 프린팅 시스템(26)은 점성이 있는 도전성 잉크의 비교적 큰 방울들을 방출하는 프린트헤드를 포함한다. 제2 프린팅 시스템(26)은 제1 프린팅 시스템보다 훨씬 더 빠르게 큰 트레이스들을 형성할 수 있지만 250㎛ 이상의 폭을 갖는 비교적 큰 트레이스들로 제한된다.

다른 예시적인 실시예에서, 제1 프린팅 시스템(24)은 도 15a 및 15b와 관련하여 논의된 압전 어레이 프린트헤드(140)와 같은 압전 프린트헤드를 포함한다. 이 예시적인 실시예에서, 압전 어레이 프린트헤드(140)는 기판 표면(4)의 비교적 평탄한 표면 위에 트레이스들 및/또는 영역 필 패턴들을 프린트한다. 제2 프린팅 시스템(26)은 도 9와 관련하여 설명되는 유체 디스펜스 프린트헤드(100)와 같은 유체 디스펜싱 프린트헤드를 포함한다. 프린팅 시스템(26)은 적어도 200㎛ 폭인 트레이스들 및 압전 어레이 프린트헤드(140)에 의해 프린트될 수 없는 표면(4)의 부분들 위에 형성된 모든 트레이스들을 프린트한다. 나중에 논의되는 바와 같이, 압전 어레이 프린트헤드(140)는 소자들을 장착하고 전기적 결합을 제공하는 미세하고 얇은 트레이스들을 프린트할 수 있다. 다른 유체 디스펜스 프린트헤드(100)는 예들 들어, 안테나(10)로서 기능하도록 의도된 더 두꺼운 트레이스들을 프린트할 수 있다.

건조 오븐(29)은 물품(2)이 제2 프린팅 시스템(26)에 의해 그에 프린트되기 전에 도전성 트레이스들(6)을 부분적으로 건조 또는 경화하도록, 제1 프린팅 시스템과 제2 프린팅 시스템(24와 26) 사이에 원한다면/필요하다면 배치될 수 있다. 이것은 상술한 예시적인 실시예에서 반드시 그럴 필요는 없지만, 다른 시스템들에서는 바람직할 수 있다. 어떤 경우에 제1 프린팅 동작은 제1 프린팅 시스템(24)과 제2 프린팅 시스템(26)의 사용 간에 저장된 물품들(2)의 큰 집단에 대해 수행된다. 이러한 경우에 일시 저장 전에 형성된 도전성 트레이스들(6)을 부분적으로 경화 또는 건조하는 것이 바람직할 수 있다.

도 3은 기판(4) 상에 도전성 트레이스들(6)을 프린트하도록 구성된 부가 제조 시스템(30)의 또 하나의 실시예를 도시한다. 제조 시스템(30)은 파일 프로세서(32), 제1 프린팅 시스템(34), 제2 프린팅 시스템(35), 제3(또는 3개보다 많으면 제N) 프린팅 시스템(36), 및 건조 및/또는 경화 오븐(38)을 포함한다. 도 3이 3개의 다른 프린팅 시스템들(34-36)을 도시하지만, 제조 시스템(30)은 임의 수의 다른 프린팅 시스템을 포함할 수 있다는 점을 이해해야 한다. 가능한 프린팅 시스템들의 몇 가지 예들이 설명될 것이다. 또한, 건조 오븐(29)이 프린팅 시스템들(34-36) 사이에 이용될 수 있다는 점을 이해해야 한다.

파일 프로세서(32)는 기판(4) 상에 형성될 도전성 트레이스 패턴(6)을 정하는, 예를 들어 파일(33)과 같은, 정보 또는 데이터를 수신하도록 구성된다. 파일 프로세서(32)는 주어진 공정에 사용될 프린팅 시스템들(34-36) 각각을 위한 입력 파일(33) 및 출력 정보(예를 들어, 프린트 파일(37))를 처리하도록 구성된다.

제조 시스템(30)의 예시적인 실시예에서 제1 프린팅 시스템(34)은 매우 미세한 트레이스들(14)을 프린트하도록 구성된 벡터 기반 프린팅 시스템이다. 이러한 프린팅 시스템은 에어로졸의 미세한 빔을 방출하는 단일 노즐 프린트헤드(14)를 예를 들어 포함할 수 있다. 제1 프린팅 시스템은 미세한 에어로졸 빔이 미세한 트레이스들(14)을 정하기 위해 표면(8)을 따라 트레이스하기 때문에 벡터 기반 시스템이라고 한다.

제2 프린팅 시스템(35)은 예를 들어 미세한 트레이스들(14) 및 넓은 트레이스들(15) 둘 다를 프린트하도록 구성된 래스터 기반 프린팅 시스템일 수 있다. 전형적인 래스터 기반 프린팅 시스템은 도전성 트레이스들(14 및/또는 15)의 영역 패턴을 정할 수 있는 노즐들의 어레이 또는 기둥형 배열을 갖는 프린트헤드를 갖는다. 노즐들의 예시적인 기둥형 배열은, 한 구현에서 길이가 1인치 이상일 수 있고 1000개 이상의 노즐을 가질 수 있다. 노즐의 이러한 기둥형 배열은 도전성 패턴(6)을 매우 빠르게 프린트할 수 있지만 오목 표면들 또는 오목부들(12) 내로 또는 합성 표면들(16)을 따라 프린트하는데는 어려움이 있다. 이 예시적인 구성에서의 제2 프린팅 시스템은 이것이 한번에 단일 트레이스를 정하는 벡터 장치와는 반대로 프린트된 스폿들 또는 픽셀들의 영역 어레이를 발생하기 때문에 래스터 또는 픽셀 기반 시스템이라고 한다.

제3 프린팅 시스템(36)은 예를 들어 넓은 트레이스들(15)을 프린트하기 위한 벡터 기반일 수 있다. 이러한 프린팅 시스템은 도전성 잉크의 비교적 큰 방울들을 방출하는 단일 노즐 프린트헤드를 포함할 수 있다.

상술한 프린팅 시스템들은 예를 들어 프린팅 시스템들(34-36)이다. 이러한 프린팅 시스템들(34-36)의 순서는 상기 예에 따라 변화할 수 있다. 또한, 다른 프린팅 시스템들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 단일 스프레이 노즐을 이용하는 벡터 기반 프린팅 시스템은 금속화의 보다 큰 기하 구조 트레이스들 및/또는 영역들을 프린트하는 데 사용될 수 있다.

위에 도시된 제조 시스템들(20 및 30)의 예시적인 실시예들은 넓은 범위의 기판(4) 표면 기하 구조 상에 폭넓게 다양한 다른 도전성 트레이스 패턴(6)을 프린트하는 데 이용될 수 있다. 이러한 변화하는 설계를 수용하기 위해서, 다수의 다른 프린팅 시스템들이 그들의 응용의 관점에서 최적일 수 있다. 다음의 표 1은 몇 가지 예시적인 프린팅 시스템들의 비교를 예시한다.

표 1의 두 번째 행(헤더 행의 바로 아래)은 벡터 모드에서 동작하는 에어로졸 기반 프린팅 시스템을 요약한다. 에어로졸 기반 프린팅 시스템의 예시적인 실시예는 도 7, 8, 8a, 및 8b와 관련하여 설명된다. 벡터 모드에서 동작한다는 것은 트레이스를 형성하기 위해 트레이스의 경로를 따른 이동과 관련된다. 흔히 이러한 프린트헤드는 만곡된 또는 비선형 경로를 따라 이동한다. 이 시스템은 오목부 및/또는 상당히 만곡된 표면을 따라 매우 미세한 트레이스들을 프린트하기 위해 최적화된다. 이러한 미세한 트레이스들은 예를 들어 약 10 내지 100미크론의 작은 라인 폭 W을 가질 수 있고, 상당히 제한된 위치들에 프린트될 수 있다. 방출된 방울 크기는 가스 제트로 비말되고 전형적으로 크기가 1피코리터 미만이다. 예시적인 실시예에서, 방출된 방울들은 전형적으로 1 내지 100나노미터의 평균 직경을 갖는 회전타원형 도전성 입자들을 포함한다.

표 1의 세 번째 행은 래스터 모드에서 동작하는 예시적인 압전 기반 프린팅 시스템을 요약한다. 압전 기반 프린팅 시스템의 예시적인 실시예는 도 15a 및 15b와 관련하여 설명된다. 래스터 모드에서 동작한다는 것은 일반적으로 이 맥락에서 도트 매트릭스 패턴을 제공하기 위해 물품(2)의 프린트 영역(8)을 가로 질러 방울 방출 노즐들의 기둥형 배열을 선형 스캔 또는 통과하는 것과 관련된다. 선형 스캔 동안에, 노즐들의 기둥형 배열은 적어도 2밀리미터 폭, 적어도 3밀리미터 폭, 또는 적어도 4밀리미터 폭인 영역을 다룬다. 흔히 노즐 어레이는 길이가 5밀리미터 이상인 라인을 따라 배열된 노즐들을 포함한다. 이러한 프린팅 시스템은 노즐들과 표면(8) 사이의 거리가 약 1.5밀리미터 미만으로 유지될 수 있도록 그 자리를 가로질러 약 0.5밀리미터 이내인 평면인 프린트 표면을 요구한다. 어떤 경우에, 그러나, 이러한 프린트헤드는 단일 축 볼록 곡선을 따라 트레이스할 수 있다. 방울 크기는 1 내지 100피코리터일 것이다. 에어로졸 기반 시스템에서와 같이, 예시적인 구현에서의 방출된 방울들은 전형적으로 1 내지 100나노미터의 평균 직경을 갖는 회전타원형 입자들을 포함한다. 래스터 프린트 모드에서의 동작은 그 중에서도, 800미크론 이상의 라인 폭을 갖는 큰 영역 트레이스 패턴들을 신속하게 발생하기 위해 매우 효율적이다. 그러나, 래스터 모드는 발생된 트레이스들에 일반적으로 평행하지 않은 직사각형 스캔들로 인해 "스테어 스텝(stair step)" 인공물을 발생한다. 그러므로, 프린트헤드의 해상도와 크기가 거의 동일하고 프린트될 수 있는 트레이스 크기를 하한 설정하는 효과를 갖는 몇 개의 트레이스들을 따라 직사각형 "스텝들"이 있을 수 있다. 이런 이유로, 래스터 모드는 미세한 트레이스들을 형성하기 위해 항상 최상일 수는 없다.

표 1의 네 번째 행은 벡터 모드에서 동작되는 압전 헤드를 제외하고 세 번째 행과 동일하다. 이 모드에서, 압전 프린트헤드는 매우 미세한 트레이스들을 발생하기 위해 최적화되지만 영역 필 및 큰 트레이스들에는 그렇지 않다. 이 벡터 모드에서 동작하면, 예시적인 압전 프린트헤드는 10 내지 100미크론 범위, 및 아마 심지어 에어로졸 헤드보다 더 미세한 폭들을 프린트할 수 있다. 래스터 모드와 백터 모드 사이에서, 압전 프린트헤드는 그에 프린트될 표면이 충분히 평면이면, 어떤 필요한 트레이스 폭을 정할 수 있다.

표 1의 다섯 번째 행은 백터 모드에서 동작하는 예시적인 유체 디스펜스 헤드 기반 프린팅 시스템을 요약한다. 유체 디스펜스 헤드 기반 프린팅 시스템의 한 구현은 도 9, 10, 10a, 10b, 11a, 11b, 및 12와 관련하여 설명된다. 프린팅 시스템은 특히, 그 중에서도, 전형적으로 적어도 250미크론 폭 및 적어도 약 30미크론 두께인 안테나 트레이스들을 프린트하기 위해 최적화된다. 이러한 프린트헤드는 상당히 만곡되고 파인 표면들을 따라 프린트할 수 있다. 예시적인 시스템에서의 방울 크기는 (건조 체적으로서 측정된) 500 내지 5000피코리터 범위이기 쉽다. 방출된 방울들은 2 내지 20미크론 범위에 있는 평균 주 치수를 갖는 도전성 플레이크를 포함하기 쉽다.

제조 시스템(20 또는 30)에 적용할 수 있는 제조 방법 40이 도 4에 도시된다. 도 2의 요소들은 방법 40을 설명하는 데 이용될 것이지만 방법 40은 도 3의 제조 시스템(30)에 동일하게 잘 적용할 수 있다는 점을 이해해야 한다. 방법 40은 도전성 트레이스 패턴(6)이 기판(4) 상에 형성되는 제조 물품(2)을 제조하는 제조 방법이다. 방법 40의 단계들 중 많은 것 또는 모두는 비휘발성 매체에 저장된 명령어들을 수신하고 실행하는 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 컴퓨터화 장치의 동작의 의해 수행될 수 있다. 대안적으로 방법 40의 단계들의 일부는 머신에 의해 수행될 수 있거나 심지어 사람과의 어떤 상호 작용을 할 수 있다.

단계 42에 따라 도전성 트레이스 패턴(6)을 정하는 입력 파일(23)이 파일 프로세서(22)에 의해 수신된다. 파일(23)은 네트워크 접속으로부터와 같이, 자동적으로 파일 프로세서(22)에 전달될 수 있거나 컴퓨터 사용자 인터페이스, 또는 또 다른 방식을 사용하여 사람 조작자를 통해 수동으로 입력될 수 있다.

단계 44에 따라 파일이 분석되고, 영역들 및 구역들이 정해진다. 한 변형에서 영역들은 트레이스들(14 또는 15)의 폭과 같은 하나 이상의 기하 구조 팩터들 및/또는 표면(들)(8)의 평탄성 및 비평탄성에 기초하여 정해진다. 총체적으로 영역들은 전체 도전성 트레이스 패턴(6)을 정한다. 이들 영역들 및 구역들은 프린팅시스템들(24 및 26) 각각의 능력과 관련될 수 있다. (면적, 위치, 기하 구조, 관련 공정들 등과 관련되거나 되지 않을 수 있는) 영역들을 정하기 위한 또 다른 방식들이 본 개시에 따라 사용될 수 있다.

한 실시예에서, 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 적어도 2개의 영역들이 단계 44의 방법에 따라 정해진다. 이 2개의 영역들은 기하 구조 속성 또는 임계값에 적어도 기초하여 다르다. 적어도 2개의 영역들은 전체 도전성 트레이스 패턴(6)을 정하고 그 사이에 경계를 가진다.

단계 46에 따라 운용 계획 및 순차가 최적화된다. 한 운용 계획은 프린팅 시스템들(24 또는 26) 중 하나만 사용하는 것일 수 있다. 다른 운용 계획은 시스템이 특정한 트레이스들을 프린트하기 위해 어떤 시스템이 더 적합한지에 따라 2개의 프린팅 시스템(24 및 26)을 사용하는 것일 수 있다. 단계 46에 따라 다른 운용 계획들이 분석되고 다음에 예를 들어 제조 사이클 시간(단위 시간 당 제조될 수 있는 물품(2)의 수에 거의 반비례하여 변화함)와 같은 소정의 판별 및 다수의 판별에 가장 맞는 것이 선택된다. 또한 단계 46에 따라 최적한 운용 계획 또는 순차가 선택된다.

단계 48에 따라, 입력 파일(23)은 제1 영역에 기초한 제1 프린트 파일 및 제2 영역에 기초한 제2 프린트 파일을 포함하는 적어도 2개의 프린트 파일들로 처리된다. 단계 50에 따라 제1 프린트 파일은 제1 프린팅 시스템(24)에 전달되고 제2 프린트 파일은 제2 프린팅 시스템(26)에 전달된다.

단계 52에 따라 제조 물품(2)은 프린팅 시스템(24 및 26)으로 (예를 들어, 순차적으로) 프린트된다. 단계 52의 예시적인 실시예 내에서 다음이 일어난다: (1) 프린트되지 않은 제조 물품(2)이 프린팅 시스템(24)에 이송된다(블럭의 좌측 화살표 참조). (2) 제1 프린팅 시스템(24)은 표면(8) 위에 미세한 트레이스들(14)을 형성한다. (3) 제조 물품은 다음에 프린팅 시스템(26)에 이송된다. (4) 제2 프린팅 시스템(26)이 표면(8) 위에 넓은 트레이스들(15)을 형성한다.

단계 54에 따라 제조 물품(2)은 건조(및/또는 경화) 오븐(28)에 이송된다. 오븐(28)은 다음에 제조 물품(2)을 굽고, 도전성 트레이스 패턴(6)의 유기 성분들을 경화하거나 축출해 낸다.

도 5는 예를 들어 프린팅 시스템들(24, 26, 또는 34-36) 중 어느 하나일 수 있는 프린팅 시스템(60)의 예시적인 실시예를 도시한 블록도이다. 프린팅 시스템(60)은 로봇 제어기(64) 및 프린트헤드(66)에 결합된 프린트 제어기(62)를 포함한다. 로봇 제어기(64)는 다축 로봇(68) 및 회전축 로봇(70)과 결합된다. 제조 물품(2)은 물품 고정물(72)에 의해 지지되고 고정된다.

프린터 제어기(62)는 프린트헤드(66)에 대한 제조 물품(2)의 위치 설정 및 이동을 제공하기 위해 결국 로봇들(68 및 70)을 제어하는 로봇 제어기(64)에 명령들을 보낸다. 프린터 제어기(62)는 프린트헤드(66)가 물품(2)의 표면(8)에 대한 적절한 근접성 및 배향에 있는 동안 물품(2) 상으로 도전성 잉크의 에어로졸, 스프레이, 및/또는 방울들을 방출하기 위해 프린트헤드(66)에 명령들을 보낸다.

도 6a, 6b, 및 6c는 회전 로봇(70) 및 다축 로봇(68)을 포함하는, 프린팅 시스템(60)의 모션 제어 부분의 대안적 실시예들을 도시한다. 각각의 실시예에서, 로봇 제어기(64)는 로봇(70 및 68) 둘 다의 협력 모션을 제어한다. 제1 실시예에서, 다축 로봇(68)이 도전성 트레이스 패턴(6)을 형성하는 디스펜싱 동작 중에 물품(2) 위에 프린트헤드(66)를 이동시키는 동안 로봇 제어기(64)는 회전축 로봇(70)을 중지할 수 있다. 그러므로, 제1 실시예에서, 도전성 트레이스 패턴(6)은 로봇 제어기(64)의 제어하에서 회전축 로봇(70) 및 다축 로봇(68)의 일련의 교대 모션들을 통해 형성된다.

제2 실시예에서, 로봇 제어기는 도전성 트레이스들(6)을 형성하기 위해 회전축 로봇(70) 및 다축 로봇(68)의 동시의 동기된 협력 모션을 연속적으로 제어한다. 제2 실시예는 도전성 트레이스(들)(6)를 디스펜싱하기 위한 잠재적으로 보다 짧은 사이클 시간의 정점을 갖는다. 제3 실시예는 실제로 제1 실시예와 제2 실시예의 조합이고, 어떤 트레이스들에 대해, 로봇들(70 및 68)은 계속 협력하여 이동하고, 어떤 트레이스들에 대해 로봇(68)이 디스펜싱 동작 중에 이동하는 동안 로봇(70)은 중지된다.

도 6a를 참조하면, 회전축 로봇(70)은 축(74)을 따라 물품 고정물(72)의 2개의 단부에서 물품 고정물(72)을 지지한다. 그러므로 고정물(72)는 축(74)을 따라 배열된 제1 단부(76A) 및 제2 단부(76B)에서 지지된다. 회전축 로봇(70)은 축(74) 주위에서 물품 고정물를 회전시켜 프린트헤드(66)가 물품(2)의 다른 표면들에 접근하게 한다. 다축 로봇(68)은 축들 X, Y 및 Z 주위에서 회전하는 것뿐만 아니라, 선형 축들 X, Y 및 Z를 따라 병진할 수 있는 6축 로봇의 예시적인 구현이다.

도 6b를 참조하면, 회전축 로봇(70)은 축(74)을 따라 물품 고정물(72)의 단일 단부(76A)에서 물품 고정물(72)을 지지한다. 회전축 로봇(70)은 축(74) 주위에서 물품 고정물를 회전시킨다. 물품 고정물(72)은 한 단부에서만 지지되기 때문에, 이 경우의 다축 로봇은 아크형 화살표(78)로 표시된 바와 같이 고정물(72) 주위에서 회전식으로 병진될 수 있다. 다축 로봇(68)은 선형 축들 X, Y 및 Z를 따라 병진할 수 있는 4축 로봇이고 표시된 경로(78)를 따라 Z축에 대해 회전한다.

도 6c를 참조하면 회전축 로봇(70)은 축(74)을 따라 물품 고정물(72)의 2개의 단부에서 물품 고정물(72)을 지지한다. 그러므로 고정물(72)은 축(74)을 따라 배열된 제1 단부(76A) 및 제2 단부(76B)에서 지지된다. 회전축 로봇(70)은 축(74) 주위에서 물품 고정물(72)을 회전시켜 프린트헤드(66)를 물품(2)의 다른 표면들에 접근하게 한다. 다축 로봇(68)은 선형 축들 X, Y 및 Z를 따라 병진할 수 있는 3축 로봇이다.

도 7은 프린트헤드(66)의 예시적인 에어로졸 기반 실시예(80)를 도시한다. 에어로졸 프린트헤드(80)는 미세한 도전성 트레이스들(14)을 형성하기 위해 적합한 에어로졸 입자들의 매우 미세한 빔(82)을 방출하도록 구성된다. 유체 공급기(84)는 도전성 나노입자들을 포함하는 유체를 에어로졸 장치 또는 챔버(86)에 공급한다. 에어로졸 장치(86)는 유체를 에어로졸화한다 - 결과적인 에어로졸 스트림(88)은 다음에 비말 헤드(90)로 향해진다. 비말 가스 공급기(92)는 가스를 챔버(94)에 제공하고 이 챔버로부터 가스가 에어로졸 스트림(88)을 둘러싸고 비말하기 위해 제공된다. 결과적인 가스 비말된 에어로졸 스트림(96)은 에어로졸 빔(82)으로서 출구 오리피스(98)를 통과하여 나간다. 전형적으로 출구 오리피스(98)는 매우 미세한 에어로졸 빔(82)을 제공하도록 매우 작은 직경을 갖는다.

한 구현에서, 가스 스트림은 매우 미세한 트레이스들을 정하는 능력을 여전히 제공하면서, 출구 오리피스(98)와 기판(4) 사이의 상당한 "사정 거리"를 가능하게 하도록 집중된다. "사정 거리"란 용어는 일반적으로 본 맥락에서 프린트헤드 노즐이 품질의 받아들일 수 없는 손실 없이, 기판 상에 트레이스들을 효과적으로 여전히 형성하면서 동작 중에 기판으로부터 얼마나 멀리 있을 수 있느냐를 나타낸다. 한 실시예에서, 출구 오리피스(98)는 트레이스 형성 중에 기판(4)으로부터 2 내지 8밀리미터에 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 출구 오리피스(98)는 트레이스 형성 중에 기판(4)으로부터 3 내지 8밀리미터에 있을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 출구 오리피스(98)는 트레이스 형성 중에 기판(4)으로부터 3 내지 6밀리미터에 있을 수 있다. 충분한 사정 거리를 가지면, 그 중에서도, 프린팅 시스템이 깊은 오목부 내를 포함하는, 상당히 불규칙하고 만곡된 표면들 위에 프린트할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 에어로졸 프린트헤드(80)는 미세한 도전성 트레이스들(14)의 형성을 "트레이싱 아웃"하기 위한 단일 노즐 벡터 기반 시스템의 일부이다. 이것은 제조 시스템(20)의 프린팅 시스템(24)의 예시적인 실시예의 뒤에 있다는 전제일 것이다. 그러나, 에어로졸 프린트헤드(80)의 실시예는 이러한 노즐들(98)의 선형 및/또는 엇갈린 어레이로 구성될 수 있으므로, 결국 에어로졸 프린트헤드(80)는 미세한 특징들의 영역 패턴을 형성할 수 있다. 에어로졸 프린트헤드(80)의 어레이 실시예는 예를 들어, 프린팅 시스템(60)의 "영역 필" 버전을 위해 사용될 수 있다.

출구 오피리스(98)에 의해 방출된 에어로졸 방울들의 크기는 방울 체적이 1피코리터(1피코리터는 10^-12리터임) 미만일 수 있다. 이 크기는 100펨토리터(1펨토리터는 10^-15리터임) 미만, 10펨토리터 미만, 또는 심지어 1펨토리터 미만일 수 있다. 지향된 에어로졸 빔(82)은 두께가 개개의 에어로졸 방울들의 크기보다 에어로졸 빔 직경에 보다 더 상관되는 트레이스들을 형성한다.

기판(8) 상에 형성될 수 있는 결과적인 도트들 또는 라인 폭들은 유리하게는 매우 작다. 예를 들어, 개개의 도트는 예시적인 구현에서, 직경이 25미크론 미만, 20미크론 미만, 15미크론 미만, 또는 심지어 약 10미크론 이하일 수 있다. 이것은 좁은 도전성 트레이스들(14)의 형성을 가능하게 한다.

에어로졸 프린트헤드(80)에서 이용된 유체는 분산된 도전성 나노입자들을 포함한다. 예시적인 실시예에서 나노입자들은 형태가 거의 구형 또는 회전타원형이다. 이것은 거의 둥근 형태를 갖는 것으로 설명될 수 있다. 각각의 입자는 어떤 형태 불규칙성을 가질 수 있는 나노입자의 동일한 재료 및 총 중량을 갖는 고체 구의 직경과 거의 동일한 직경(또는 유효 평균 직경) D를 갖는다. 일반적으로 말하면 이러한 나노입자들은 200㎚(나노미터) 미만의 직경을 갖는다.

다양한 실시예들에서 입자들은 몇 가지 예를 들자면, 1 내지 100㎚, 1 내지 25㎚, 1 내지 10㎚ 범위인 평균 직경 D를 가질 수 있다. 한 그러한 예에서, 평균 입자 직경 D는 약 60㎚이다. 다른 예에서, 평균 입자 직경 D는 3 내지 10㎚ 범위 내에 있다. 또 다른 예에서, 평균 입자 직경 D는 5 내지 50㎚ 범위에 있다. 또 다른 예에서, 중간 입자 크기 D는 약 10㎚이다.

예시적인 실시예에서 고체 내용물의 대부분 또는 거의 모두는 도전성 나노입자들에 의해 제공된다. 중량으로, 유체는 5퍼센트 내지 95퍼센트 도전성 나노입자들일 수 있다. 어떤 실시예에서, 유체는 중량으로 10퍼센트 내지 90퍼센트 도전성 나노입자들일 수 있다. 다른 실시예에서, 유체는 중량으로 20중량 퍼센트 내지 80중량 퍼센트 도전성 나노입자들일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 유체는 중량으로 40중량 퍼센트 내지 60중량 퍼센트 도전성 나노입자들일 수 있다.

다른 실시예에서, 도전성 유체는 약 50중량 퍼센트 은 나노입자들이다. 이 실시예에서, 도전성 유체는 약 15체적 퍼센트 은 나노입자들일 수 있다.

도전성 유체의 균형은 물 및/또는 유기 용매 또는 공용매를 포함할 수 있는 매질이다. 어떤 실시예에서, 유체 매질은 유기 용매의 혼합물을 포함한다. 어떤 실시예에서, 유체 매질은 지방족 탄화수소를 포함한다. 어떤 실시예에서 유체 매질은 방향족 탄화수소를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 유체 매질은 지방족 탄화수소와 방향족 탄화수소의 혼합물을 포함할 수 있다. 어떤 유체 매질은 예를 들어, 자일렌, 헥산, 톨루엔, 및 클로로폼 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

도전성 유체 점도는 예를 들어 1 내지 1000cP(센티포아즈) 범위에 있을 수 있다. 일반적으로, 압축공기 네뷸라이져가 점도가 적당한 범위(예를 들어, 20 내지 1000cP 범위)에 있을 때 에어로졸 발생 장치(86)의 일부로서 사용될 수 있다. 공기 압축 네뷸라이져를 위해, 바람직하게는 점도는 약 200cP 미만이다. 질소(N₂)가 분무 가스로서 사용될 수 있다. 약 1㎜Hg 미만의 기압을 갖는 용매 매질을 포함하는 도전성 잉크가 사용될 수 있다. 매질 용매들의 예들은 자일렌 및 에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다. 유지 목적을 위해, 수용성인 유체 매질이 유용할 수 있다. 압축공기 분무기는 직경이 1미크론보다 작은 에어로졸 방울들을 발생할 수 있다.

초음파 분무기가 점도가 (예를 들어 1 내지 20cP)의 범위에 있을 때와 같이, 에어로졸 발생 장치(86)의 일부로서 사용될 수 있다. 어떤 에어로졸 분무기는 점도가 약 5cP 이하일 때 효과적이고, 어떤 것은 점도가 약 3cP 미만일 때 가장 효과적이다. 한 실시예에서, 도전성 유체 매질은 에탄올을 포함한다. 초음파 분무기는 0.2미크론보다 작은 에어로졸 방울들을 발생할 수 있다.

다른 동작 파라미터들이 본 개시에 따라 가능하고, 중간 점도를 위해, 통상의 기술자가 알 수 있는 바와 같이, 압축 공기 또는 초음파 분무기가 원하는 에어로졸 방울 크기 및 다른 팩터들에 따라 이용될 수 있다. 어떤 실시예에서, 이용된 파라미터들은 에어로졸 프린트헤드(80)가 직경이 약 3미크론인 방울들의 집중된 빔(82)을 출력하게 한다.

본 개시의 소정의 실시예들에 따라 사용하기에 적합한 예시적인 도전성 잉크는 약 10㎚의 평균 입자 크기, 약 25 내지 60중량 퍼센트의 은 나노입자 로드, 탄화수소 용매, 및 약 1-30cP(센티포아즈)의 점도를 갖는다. 이 도전성 잉크는 초음파 분무기로 가장 잘 분무될 것이다.

다른 예시적인 도전성 잉크는 자일렌 용매(방향족 탄화수소) 내에 은 나노입자들을 포함한다. 은 나노입자 로드는 25 내지 40중량 퍼센트 범위에 있다. 주로 사용된 용매로 인해, 그에 사용된 경화 온도는 100 내지 120℃일 수 있다.

다른 예시적인 도전성 잉크는 용매 혼합물 내에 은 나노입자들을 포함한다. 은 나노입자 로드는 25 내지 40중량 퍼센트 범위에 있다. 경화 온도는 120℃ 이상일 수 있다.

어떤 실시예에서, (오븐(28) 내에서와 같이) 도전성 잉크를 경화 및/또는 건조하는 것은 용매 매질을 제거하는 데 충분하다. 다른 실시예들에서, 경화 오븐은 도전성 나노입자들의 부분적 또는 완전한 소결을 야기할 수 있다. 입자들 간의 소결은 보통 바람직한데, 이것은 도전율을 향상시키므로 표피 깊이를 감소시키기 때문이다. 어떤 소결의 발생은 사용된 재료(들), 경화 공정, 및 경화 온도를 포함하는, 몇 가지 팩터들의 함수이다.

다양한 예시적인 실시예들에서 나노입자들은 은이다. 그러나, 예를 들어 알루미늄, 구리, 및 주어진 응용에 사용 가능한 임의의 다른 도체를 포함하는 다른 나노입자들이 사용될 수 있다. 또한, 본 개시는 2개 이상의 이종 물질들의 혼합물을 고려한다. 은은 높은 전기적 도전율과 비교적 불활성인 장점을 갖는다(일반적으로 열 산화 또는 다른 산화되기 쉬운 것은 포함하지 않음).

도 8, 8a, 및 8b는 에어로졸 프린트헤드(80)에 의해 형성된 단일 도전성 트레이스(14)의 부분(91)을 도시한다. 예시적인 실시예에서, 트레이스 부분(91)은 약 200㎛ 미만의 폭 W를 갖는다. 더 이상의 특정한 실시예에서 트레이스 부분(91)은 10 내지 150㎛ 범위의 폭 W를 가질 수 있다. 다른 더 이상의 특정한 실시예들에서, 폭 W는 약 25㎛, 약 50㎛, 약 75㎛, 약 100㎛, 약 125㎛, 약 150㎛ 또는 20㎛ 내지 약 160㎛ 범위일 수 있다.

도 8a는 도 8의 A-A를 통해 취해진 트레이스 부분(91)의 단면도를 도시한다. 예시적인 실시예에서, 트레이스 두께 t는 안테나를 위해 적어도 10㎛의 범위에 있다. 다른 실시예에서, 트레이스 두께 t는 안테나를 위해 10 내지 20㎛ 범위에 있다. 또 다른 실시예에서, 트레이스 두께는 안테나를 위해 약 10㎛, 약 15㎛, 또는 약 20㎛이다.

도 8b는 도 8의 B-B를 통해 취해진 트레이스 부분(91)의 단면도를 도시한다. 트레이스 부분(91)은 회전타원형(거의 구형) 은 입자들(93)로부터 주로 형성된다. 예시적인 실시예에서, 중량으로 입자들(93)의 90%는 100㎚ 미만의 직경 D를 갖는다.

도 9는 유체 디스펜스 프린트헤드(100)의 예시적인 실시예를 도시한다. 유체 디스펜스 프린트헤드(100)는 비교적 큰 도전성 트레이스들(15)(도 1c)을 형성하기에 적합한 도전성 잉크의 비교적 큰 방울들을 방출하도록 구성된다. 유체 디스펜스 프린트헤드(100)는 도 2와 관련하여 프린팅 시스템(26)으로서 설명된 벡터 기반 프린팅 시스템의 일부로서 사용된다.

도 9는 한 구현에서 압전 해머(104)에 의해 구동되는, 단일 노즐 팁(102)에 대한 상세를 도시한, 유체 디스펜스 프린트헤드(100)의 개략 단면도이다. 해머(104)의 팁은 압전 "푸셔" 트랜스듀서의 힘 아래에 수직으로 변위하고, 매 진동마다, 노즐 개구(106)로부터 도전성 유체의 방울을 방출한다. 주목해야 할 것은 본 문맥에서 사용된 "수직"이란 용어는 어떤 중력 기준을 참조하지 않지만 도 9 도시를 기준으로 하고 도전성 유체의 방울들이 노즐(106)로부터 기판(4) 상으로 방출될 수 있는 일반적 방향을 참조한다는 것이다. 실제로, 이 방향은 심지어 수평 또는 중력 또는 기준의 임의의 다른 프레임에 대해 경사져 있을 수 있다.

압전 푸셔 기반 "드롭 온 디맨드" 디스펜스 헤드의 사용은 소정의 장점들을 가질 수 있다. "드롭 온 디맨드"는 원하는 방울 방출 빈도, 방출 크기, 및 분출하는 방울들에서의 방울들의 수의 범위에서 한 번에 하나의 방울을 프로그램가능하게 방출하는 능력을 말한다.

예시적인 실시예에서, 노즐 개구(106)는 50 내지 300㎛ 범위의 직경 D_N을 갖는다. 한 구현에서, 직경 D_N은 70 내지 200㎛ 범위에 있다. 또 다른 구현에서, 직경 D_N은 80 내지 120㎛ 범위에 있고; 예를 들어 약 100㎛이다. 예시적인 실시예에서, 노즐 개구의 높이 h는 0.5㎜ 내지 5㎜(㎜ = 밀리미터 또는 미터의 1000분의 1). 한 특정한 예시적인 구현에서, h는 약 3㎜이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 노즐 개구(106)로 이어지는 점점 좁아지는 입구 섹션(108)이 있을 수 있다. 압전 해머(104)는 점점 좁아지는 섹션(108)에 수직으로 충격을 준다. 예시적인 실시예에서, 압전 해머(104)는 0.7 내지 2.0㎜ 범위에 있는 직경 D_A를 갖는다. 한 구현에서, 직경 D_A는 약 1.5㎜이다. 한 실시예에서, 압전 해머(104)의 진동의 진폭은 0.1 내지 0.5㎜의 범위; 예를 들어 0.3㎜이다. 지금까지 설명된 치수들은 도전성 플레이크들의 95%가 20㎛ 미만의 주 치수를 갖는 입자들을 갖는 도전성 유체를 디스펜싱하는 데 있어서 유리한 것으로 판명되었지만, 다른 크기들 및/또는 치수들이 본 개시에 따라 사용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.

예시적인 프린트헤드 실시예(유체 디스펜스 프린트헤드(100))의 "사정 거리"는 일반적으로 에어로졸 프린트헤드(80)의 것보다 적다. 예시적인 실시예에서, 노즐(106)은 기판(4) 위로 2㎜ 미만이지만, 0.2㎜보다 큰 높이 H에 배치된다. 보다 특정적으로, 한 구현에서, H는 1㎜ 미만이지만 약 0.2㎜보다 크다. 다른 구현에서, H는 0.4㎜ 내지 1.0㎜ 범위에 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, H는 약 1㎜이다.

방울들이 노즐(106)로부터 방출될 때, 노즐(106)로부터 어떤 각도로 방출된 방울들로 인해 생기는 궤적 오차가 있을 수 있다. 궤적 오차의 다른 요인은 공기 흐름, 및 노즐(106)과 기판(4)에 평행한 기판(4) 사이의 병진 속도를 포함한다. 이 병진 속도는 기판(4)의 수신 표면에 수직하지 않은 유체의 방출된 방울들에의 속도 성분을 도입한다. 예를 들어, 방울 방출 타이밍을 통해 이 성분을 보상하는 것이 가능하지만, 이러한 보상은 오차를 일으킬 수 있다. 방울 배치 정확성을 개선하는 한 가지 방식은 H를 최소화하는 것이다. 그러나 동시에, 너무 작은 H의 값은 노즐 팁(106)과 기판(4) 사이에 "크래시"를 발생할 수 있고 결국 유체 디스펜스 프린트헤드(100) 또는 결과적인 제조 물품(2)에 손상을 줄 수 있다. 그러므로, H에 대한 논의된 범위들이 예를 들어 안테나와 같은, 도전성 요소의 도전성 유체를 디스펜싱하기 위해 전형적으로 최적이지만, 본 개시의 보다 폭넓은 맥락에서 다른 범위들이 사용될 수 있다는 것이 발명자들에 의해 발견되었다.

프린팅 시스템(60)의 예시적인 구현 내의 제어 시스템은 도전성 유체의 방울들이 기판(4)에 디스펜스되는 동안 거리 H를 일관된 값으로 유지한다. 그럼에도 불구하고 간혹 노즐(106)을 기판(4)의 3차원 표면(8) 위에 이동시켜야 하는 경우가 있다. 직선 또는 곡선 경로를 따라 이동하는 동안, 노즐(106)은 개개의 도트가 도전성 유체의 큰 방울들의 사용에도 불구하고 구별하기 어렵게 하는 방식으로 노즐(106)이 방울들을 디스펜스한다. 본 문맥에서 정의된 바와 같이, 스트로크는 도전성 패턴(6)의 트레이스 부분의 형성 중에 기판(4)에 대한 노즐(106)의 모션이다. 스트로크는 모션의 형태 및/또는 속도에서 선형 또는 비선형일 수 있다. 스트로크는 평면이 비평면 기판 표면(8)으로 인해 스트로크의 경로에 맞추어질 수 없도록 비평면 경로에 대해 실행될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 상술한 디스펜스 또는 유체 디스펜스 프린트헤드(100)는 예를 들어 1000 내지 10000피코리터(1피코리터는 10^-12리터) 범위에서 (용매가 건조된 후에) 각 도트의 건조 체적을 갖는 기판 상에 도트들을 형성할 수 있다. 보다 특정한 실시예에서, 각 도트의 건조 체적은 2000 내지 5000피코리터 범위에 있다. 한 구현에서, 각 도트의 건조 체적은 2500 내지 4500피코리터 범위에 있다. 또 다른 구현에서, 각 도트의 건조 체적은 3000 내지 4000피코리터 범위에 있고, 예를 들어 약 3500피코리터이다. 이들 범위 내에 방울 체적을 가지면 방울들이 너무 큰 경우에 발생할 수 있는 트레이스 임피던스의 방울 유도된 변화를 피하면서 예시적인 안테나 트레이스들의 신속한 제조가 가능해진다.

어떤 실시예에서, 유체 디스펜스 헤드(100)는 기판 상에 도트들을 형성할 수 있고, 각 도트는 500 내지 5000피코리터 범위의 건조 체적을 갖는다. 어떤 실시예에서, 유체 디스펜스 헤드(100)는 기판 상에 각각의 도트가 1000 내지 2000피코리터 범위의 건조 체적을 갖는 도트들을 형성할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 유체 디스펜스 헤드(100)는 기판 상에 약 1600피코리터의 건조 체적을 갖는 도트들을 형성할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 도 9와 관련하여 위에 설명된 디스펜스 헤드(100)는 100 내지 1000㎛ 범위 내의 "유효 도트 직경들"을 갖는 도트들을 기판 상에 형성하는 방울들을 디스펜스할 수 있다. 한 구현에서, 유효 도트 직경들은 200 내지 600㎛ 범위 내에 있다. 또 다른 구현에서, 유효 도트 직경들은 300 내지 500㎛ 범위, 또는 350 내지 450㎛ 범위에 있다. 디스펜스된 도트들은 형태가 불규칙적일 수 있기 때문에 "유효 도트 직경"이란 용어가 사용된다. 특정한 선택된 유효 도트 직경은 일반적으로 원하는 가장 좁은 트레이스 폭 W의 치수에 따라 다르지만, 적절한 유효 도트 직경들을 선택하는 데 있어서 다른 고려 사항들이 사용될 수 있다.

유체 디스펜스 프린트헤드(100)로 이용된 도전성 유체는 유체 매질 내에 도전성 입자들을 포함한다. 입자 크기 및 폼 팩터는 보통 중요한데, 도전성 플레이크들은 소정의 구현들에서 바람직한 약 20㎛ 미만의 주 치수 D를 갖는다(그러나 이 수치는 한정되지 않는다).

유체의 점도도 어떤 응용들에서는 중요할 수 있다. 보다 점성이 많은 유체는 비교적 안정한 방울 형성 및 디스펜싱 이후에 트레이스들이 덜 흐르게 하는 경향이 있다. 그러나, 점도가 낮을수록 보다 작은 방울 및 보다 높은 방울 방출 동작 빈도의 사용이 가능하다. 사용된 점도의 범위들은 예를 들어, 안테나를 위한 도전성 트레이스들을 신속하게 형성하는 데 유리하고 비교적 최적이라는 것이 발견되었다. 예시적인 실시예에서, 도전성 유체의 점도는 약 10 내지 80포아즈이다. 한 구현에서, 유체의 점도는 약 20 내지 60포아즈이다. 또 다른 구현에서, 유체의 점도는 약 30 내지 50포아즈, 또는 35 내지 45포아즈 범위에 있다. 이들 실시예에 따른 점도는 예를 들어, 점도계를 사용하여 측정될 수 있다. 이들 범위 내의 점도들은 25℃에서 50RPM(분당 회전수)의 높은 시어 캡(shear cap)을 사용하는 콘 및 플레이트 점도계를 사용하여 측정되었다. 점도계는 Brookfield Engineering Laboratories에 의해 제공된 Wells-Brookfield Cone/Plate 시스템이었다. 점도 결정을 위한 다른 방식들이 동일한 성공을 달성하도록 사용될 수 있다.

어떤 실시예에서, 점도는 프린트헤드 온도에 따라 변조될 수 있다. 프린트헤드가 가열되면, 점도는 떨어질 수 있다. 한 실시예에서, 도전성 유체의 점도는 25℃에서 약 35 내지 45포아즈이지만, 방울 방출 바로 전에 프린트헤드(34)에서 약 60℃까지 가열될 때 약 15 내지 20포아즈이다. 점도가 낮아진다는 것은 그 중에서도, 방출된 유체 방울 속도 및 디스펜스 프린트헤드(100)로부터 방출된 방울들에 대해 방울 체적을 증가시키는 효과를 줄 수 있다.

부가적으로, 경화(예를 들어, 오븐 건조) 공정 동안에 대부분 기화되는 것으로 알려진 중합체들은 도전성 입자들 간의 절연 재료를 최소화하기 위해 바람직하다. 어떤 실시예에서 유체 매질 내에 포함하는 것이 이득일 수 있는 다른 성분들은 기판(4)의 얇은 표면을 용해하는 성분이다. 이것은 기판(4)과 도전성 패턴(6) 간의 개선된 결합 계면을 제공할 가능성을 준다. 예시적인 예로서, 폴리카보네이트 기판(4)으로 사용된 도전성 유체를 고려해 보자. 소정의 방향족 탄화수소 및 케톤(MEK - 메틸 에틸 케톤 등)은 폴리카보네이트를 용해하는 것으로 알려져 있다. 에스테르, 아민, 및 알콜의 부류로부터의 소정의 다른 용매가 또한 이용될 수 있다. 물론 이들은 단지 예시적인 것이고 사용된 기판 재료에 따라 다른 성분들이 사용될 수 있다. 이러한 성분의 비율을 포함하면 도전성 유체와 기판 간의 접착이 개선될 수 있다.

도 9와 관련하여 설명된 유체 디스펜스 프린트헤드(100) 및 상기 언급된 특성들을 갖는 잉크를 사용하여, 표피 깊이 δ의 적어도 2 또는 적어도 3 또는 적어도 4 또는 적어도 5배를 갖는 트레이스들은 단일 스트로크로 유리하게 피착될 수 있다. 스트로크 당 두께 t는 스트로크 당 20 내지 100미크론 범위에 있을 수 있다. 한 구현에서, 스트로크 당 두께 t는 20 내지 60미크론, 또는 20 내지 40미크론일 수 있다. 한 실시예에서 스트로크 당 두께 t는 약 30미크론이다. 예를 들어, 약 35 내지 45포아즈의 점도를 (가열 전에) 갖는 가열된 유체를 갖는 100㎛ 직경 범위 노즐 직경 D_N은 약 40미크론의 스트로크 당 두께를 제공할 것이다. 표피 깊이가 1㎓에서 약 5 내지 15미크론 범위에 있을 수 있다면, 이것은 단일 스트로크로 표피 깊이 δ의 약 2 내지 8배의 비드를 제공한다. 물론 이 특정한 예는 단지 고성능 도전성(예를 들어, 안테나) 트레이스가 효율적인 방식으로 디스펜스되게 하는 위에 논의된 범위 내의 파라미터들의 한 세트이다.

도 2를 참조하면, 유체 프린트헤드(100)는 제2 프린팅 시스템(26)의 일부일 수 있다. 프린팅 중에, 노즐(106)은 기판(4)의 표면을 가로질러 병진되고, 도전성 유체의 방울들은 도전성 트레이스 패턴(6)의 보다 넓은 부분들(15)을 정하기 위해 기판(4) 상으로 디스펜스된다. 프린팅이 완료된 후에, 물품(2)은 오븐(28)으로 이송되어 도전성 유체로부터 용매를 축출하고/하거나, 다른 원하는 효과들을 제공한다. 예시적인 실시예에서, 굽는 사이클은 90 내지 140℃ 범위의 온도로 10-60분 동안이다. 한 구현에서, 오븐 온도는 100 내지 130℃ 범위에 있을 수 있다. 한 특정한 실시예에서, 굽는 사이클은 100 내지 110℃ 범위의 온도로 약 25분 동안이다. 한 실시예에서, 오븐(26)은 하나 이상의 원하는 건조 온도 프로필을 가능하게 하기 위해서 변화하는 존 온도들을 갖는 존 오븐을 포함한다.

도 10, 10a, 및 10b는 넓은 도전성 트레이스(15)의 예시적인 부분 또는 세그먼트(110)를 도시한다. 세그먼트(110)는 또한 "트레이스" 또는 "트레이스 부분"이라고 할 수 있다. 세그먼트(110)는 폭 W, 및 두께 t를 갖는다. 한 실시예에서, 폭 W는 0.25 내지 3.0㎜(밀리미터) 범위일 수 있다. 보다 특정적으로, 예시적인 구현에서의 폭 W는 0.3 내지 2.0㎜ 범위에 든다. 다른 구현에서, W는 0.5 내지 1.5㎜ 범위에 든다. 또 다른 구현에서, W는 약 0.6 내지 1.4㎜ 범위에 든다. 본 개시가 제공될 때 통상의 기술자에 의해 인식되는 바와 같이, W의 또 다른 값들이 치환될 수 있다. 어떤 경우에 트레이스 부분(110)은 실제로 금속의 큰 직사각형 영역일 수 있다.

트레이스 폭 W의 선택은 예시적인 실시예에서 임피던스, 공극 또는 다른 결함의 존재 또는 가능성, 및 트레이스 밀도와 같은 그러한 고려 사항에 기초한다. 트레이스 폭이 소정 값(예를 들어, 한 특정한 경우에 0.3㎜) 미만으로 감소함에 따라, 특정한 노즐 설계에 기초하여 트레이스를 형성할 능력은 주어진 크기의 (예를 들어 공기 버블에 의해 발생된) 트레이스 내의 공극이 보다 좁은 트레이스에 훨씬 더 큰 영향을 주기 때문에 점점 더 도전할 과제가 될 수 있다. 공극은 또한 트레이스 내의 전기적 수축을 제공할 수 있다. 이 수축에서의 저항은 받아들일 수 없다. 한편, 트레이스가 넓어짐에 따라, 이것은 보다 많은 디스펜싱 동작들을 요구할 수 있고 트레이스 기하 구조는 보다 높은 밀도 설계들에 대해서 제한된다. 또 다른 팩터 또는 고려가 최적한 또는 원하는 트레이스 폭(들)의 결정에 중요할 수 있다.

도 10a는 섹션 AA를 통해 취해진 기판(4) 상에 형성된 트레이스 세그먼트(10)의 단면을 도시한다. 예시적인 실시예에서, 트레이스 두께 t는 20 내지 100㎛(미크론 또는 마이크로미터) 범위에 있다. 다른 구현에서, 트레이스 두께 t는 30 내지 70㎛ 범위에 든다. 또 다른 구현에서, 트레이스 두께 t는 40 내지 60㎛ 범위에 든다. 또 다른 구현에서, 트레이스 두께 t는 20 내지 40미크론 또는 25 내지 35㎛ 범위에 들고 또는 약 30㎛이다. 위에 언급된 다양한 범위들, 또는 다른 범위들 내의 다른 값들이 본 개시에 따라 역시 사용될 수 있다.

본 개시의 한 예시적인 실시예에서, 이들 두께 중 어느 것 또는 모두는 상기(예를 들어, 두께 t₁ 및 폭 W₁에서의 제1 부분, 두께 t₂ 및 W₂에서의 제2 부분 등등이고, 부분들 각각은 순차적인 순서임)의 합성을 포함하는, 기판 표면을 가로지르는 디스펜싱 헤드 노즐의 단일 스트로크 또는 패스로 형성될 수 있다. 한 실시예에서, 기판(4) 위의 디스펜싱 헤드 노즐의 단일 스트로크는 30 내지 50㎛ 범위 내의 두께 t를 갖는 트레이스(10)을 형성할 수 있다. 한 실시예에서, 기판(4) 위의 디스펜싱 헤드 노즐의 단일 스트로크는 20 내지 40㎛ 범위 내의 두께 t를 갖는 트레이스(10)를 형성할 수 있다. 한 실시예에서, 기판(4) 위의 디스펜싱 헤드 노즐의 단일 스트로크는 30 내지 50㎛ 또는 25 내지 35㎛ 범위 또는 약 30㎛의 두께 t를 갖는 트레이스(10)를 형성할 수 있다.

어떤 구현에서, 두께 t는 교류에 대한 임피던스를 감소 또는 최소화하기 위해 주어진 트레이스(10)에 대한 표피 깊이 δ의 적어도 규정된 배수(예를 들어, 적어도 2배 또는 적어도 3배)인 것이 바람직하다. 예시적인 실시예에서, 도 1a에 도시된 트레이스(10)는 1㎓에서 4 내지 15㎛(미크론 또는 마이크로미터)의 범위 내의 표피 깊이 δ를 갖는다. 어떤 구현에서, 트레이스(10)는 8 내지 15㎛ 범위 내의 표피 깊이를 갖는다. 어떤 구현에서, 트레이스(10)는 10 내지 13㎛ 범위 내의 표피 깊이를 갖는다. 여기에 설명된 특정한 구현의 표피 깊이를 참조하는데 있어서, 용어들 "표피 깊이" 및 "유효 표피 깊이"는 상호 교환할 수 있는 것으로 고려된다는 것을 이해할 것이다. 이것은 주로 트레이스(10)는 이후 더 상세히 설명되는 바와 같이, 본질적으로 합성 물질이라는 사실에 기인한다.

어떤 구현에서, 두께 t는 주어진 트레이스(10)에 대한 표피 깊이 δ의 적어도 4 또는 5배인 것이 바람직하다. 예시적인 실시예에서, 도 1a에 도시된 트레이스(10)는 1㎓에서 4 내지 15㎛(미크론 또는 마이크로미터) 범위의 표피 깊이 δ를 갖는다. 다른 구현에서, 트레이스(10)는 4 내지 8㎛ 범위 내의 표피 깊이 δ를 갖는다. 또 다른 구현에서, 트레이스(10)는 4 내지 6㎛(예를 들어, 약 5㎛) 범위의 표피 깊이 δ를 갖는다. 또한, 표피 깊이 δ는 어떤 원하는 패턴에 따라 또는 (예를 들어, 그 무선 주파수 및/또는 도전 특성에 대한) 트레이스의 능력의 원하는 목적을 달성하기 위해, 원한다면 트레이스(10)의 길이를 따라 변화할 수 있다는 것을 알 것이다.

도 10b는 섹션 BB를 통해 취해진 기판(4) 상에 형성된 트레이스 부분(110)의 단면을 도시한다. 트레이스 부분(110)은 복수의 도전성 입자들(112)로부터 형성된다. 입자 재료 및 미세구조는 트레이스 부분(110)의 "유효 표피 깊이" δ의 적어도 부분적인 결정 요인이다. 입자들 각각은 입자로부터 입자로 변화할 수 있는, 특성 입자 치수 D_P를 갖는다. 트레이스 부분(110)의 유효 표피 깊이 δ는 입자(112) 치수들, 트레이스 부분(110)의 입자들(112)의 중량 퍼센티지, 입자(112) 배향, 입자들(112) 사이의 매트릭스(114)의 전기적 특성, 입자(112) 재료의 전기적 특성, 및 다른 팩터들을 포함하는 다수의 다른 팩터들에 의해 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 예시적인 실시예에서 매트릭스(114)는 입자들(112)보다 훨씬 더 높은 저항률을 가지므로, 결국 덜 도전성인 매트릭스 재료(114) 내의 입자들(112)의 밀도 및 기하 배열은 유효 표피 깊이 δ를 결정하는 데 지배적일 수 있다.

예시적인 실시예에서, 입자들(112)은 은 입자들을 포함한다. 다른 실시예들에서, 입자들(112)은 구리, 알루미늄, 금, 또는 백금, 또는 다른 높은 도전성 금속, 또는 심지어 이들의 합금들로부터 형성될 수 있다. 또한, 입자들은 다른 (이종) 입자들과 혼합될 수 있고, 여기서 은 입자와 금 입자가 원하는 비율로 혼합된다(대조적으로, 함께 합금된다).

예시적인 실시예에서, 입자들(112)은 실질적으로 평평한, 불규칙한 형태의 "플레이크"와 같은 입자들이다. 예시적인 은 플레이크의 상면 및 측면도가 각각 도 11a 및 11b에 각각 도시된다. 도 11a의 상면도는 주 치수 B를 갖는 불규칙한 윤곽을 도시한다. 도 11b의 측면도는 플레이크의 두께 A를 도시한다. 다른 형태들이 본 개시에 따라 사용될 수 있고, 여기서 이러한 형태(들)은 원하는 특성 및 성능을 제공하는 것으로 결정된다.

(예를 들어 상기 C, A와 같은) 입자 특성들 중 하나 이상은 함수; 예를 들어 가우시안 또는 "정상" 분포, 또는 다른 그러한 함수에 따라 통계적으로 분포된다는 것을 또한 알 것이다. 예를 들어, 대부분의 입자들은 주어진 파라미터 범위 내에 들 수 있고, 전체 중 보다 적은 부분은 다른 범위 내에 든다. 예시적인 실시예에서, 입자들(112)의 적어도 95중량 퍼센트는 20㎛ 미만인 치수 C를 갖는다. 한 특정한 구현에서, 입자들(112)의 적어도 95중량 퍼센트는 16㎛ 미만인 치수 C를 갖는다. 소정의 경우들에서 입자들의 대다수(중량으로)가 예를 들어, 약 4미크론보다 크거나, 약 6미크론보다 크거나, 약 8미크론보다 크거나, 약 10미크론보다 큰 C의 값을 갖는 것이 유리할 수 있다. 그러나, 약 20㎛보다 큰 주 치수 C를 갖는 입자들(112)은 예시적인 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 사용하여 디스펜스하는 것이 어려울 수 있다. 플레이크형 또는 플레이트형 또는 편구(평평한 구) 폼 팩터를 갖는 입자들은 노즐 디스펜싱에 보다 더 잘 따르면서 보다 큰 치수 C의 장점을 제공할 수 있다는 점에 또한 주목한다. 그러므로, 본 개시는 다른 것들 중에서, 입자 형태가 성능의 상당한 결정 요인일 수 있고, 실제로 예를 들어, 감소된 노즐 막힘, 향상된 흐름, 보다 양호한 패턴 일치 등과 같은 하나 이상의 원하는 속성들 및 특성들을 달성하도록 제어될 수 있다는 것을 인식한다.

예시적인 실시예에서, 부 치수 A(입자(112)의 두께)는 중량으로 입자들의 대다수에 대해 0.3 내지 4.0㎛ 범위에 있다. 다른 구현에서, A는 중량으로 입자들의 대다수에 대해 0.5 내지 2.0㎛ 범위에 있다. 또 다른 구현에서, A는 중량으로 입자들의 대다수에 대해 0.5 내지 1.0미크론, 또는 심지어 1.0 내지 2.0미크론 범위에 있다. 예를 들어, 한 특정한 실시예는 중량으로 입자들의 대다수에 대해 0.6미크론 정도의 A를 갖는 입자들을 사용한다.

입자들(112)의 폼 팩터는 A(부 치수 또는 두께)에 대한 C(주 치수)의 비율과 같은, 임의 수의 메트릭에 의해 정의될 수 있다. 예시적인 실시예에서, A에 대한 C의 비율은 중량으로 입자들의 대다수에 대해 2보다 크다. 다른 구현에서, A에 대한 C의 비율은 중량으로 입자들의 대다수에 대해 4보다 크다. 또 다른 구현에서, A에 대한 C의 비율은 중량으로 입자들의 대다수에 대해 8보다 크다.

소정의 경우들에서, 도전성 트레이스 부분(110)이 디스펜스되고 경화될 때, 입자들(112)의 부분은 보통 트레이스 부분(110)의 외부 표면(116)을 따라 자체 정렬하는 경향이 있고, 그에 따라 입자(112)의 주 축 C는 외부 표면(116)과 일반적으로 정렬한다는 것이 관찰되었다. 물론 어느 정도의 랜덤 배향이 있지만, 이러한 정렬은 보다 긴 주 축 C를 갖는 입자들(112)에 대해 특히 발생하는 경향이 있고, 이런 경우는 C의 값이 4미크론 이상인 것이라는 것이 본 발명자들에 의해 주목되었다. 또한 외부 표면(116)으로부터 떨어져 배치된 입자들(112)은 랜덤 배향을 보다 많이 갖는 것으로 나타난다.

도 12는 기판(4)과 도전성 트레이스 재료(10) 사이의 결합 계면(118)의 예시적인 실시예를 도시한다. 어떤 기판 용해로 기판 접착 효과가 있다. 두께 t₂를 갖는 기판(4)의 부분이 용해되었다. 두께 t₁의 도전성 입자들(112) 내의 존은 기판(4)으로부터 용해된 물질에 의해 침투되었다. 영향의 전체 존(81)은 0.1㎛ 내지 5㎛ 범위의 두께 t₁ + t₂를 가질 수 있다. 한 특정한 실시예에서, 영향의 존은 0.2 내지 2㎛ 범위의 두께 t₁ + t₂를 가질 수 있다. 이것은 기판 재료의 도전성 입자들(112) 내로의 상호 침투를 통해 기판(4)과 트레이스 부분(110) 사이의 기계적인 락(lock)을 제공할 수 있다.

계면(118)에서의 다른 결합의 화학적 및/또는 기계적 메커니즘이 가능할 수 있다. 예를 들어, 계면에서의 결합 메커니즘은 극성, 반데르 발스, 이온, 및/또는 공유 결합 중 어떤 것 또는 모두를 포함할 수 있다. 트레이스 부분(110)을 형성하는 데 사용된 유체는 트레이스(110)와 기판(4) 간의 결합제를 형성하는 접착 촉진제를 포함할 수 있다.

도 13은 제1 프린팅 시스템(24)이 도 7과 관련하여 설명된 에어로졸 프린트헤드(80)를 이용하고 제2 프린팅 시스템(26)이 도 9와 관련하여 설명된 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 이용하는 도 2에 도시된 제조 시스템(20)을 이용하여 도전성 트레이스 패턴(6)을 형성하는 것을 포함하는 물품(2)을 제조하는 간단화된 방법을 도시한다. 이 제조 방법은 도전성 트레이스 패턴(6)이 에어로졸 프린트헤드(80)의 사용을 필요로 하는 좁은 트레이스들(14)을 포함하는 것을 가정한다. 그런 경우가 아니었다면, 도전성 트레이스 패턴은 바람직하게는 에어로졸 프린트헤드(80)가 아니라 유체 디스펜스 프린트헤드(100)에 의해 형성되었을 것이다.

단계 120에 따라 입력 파일(23)이 파일 프로세서(22)에 의해 수신된다. 단계 122에 따라 파일은 분석되고 소정의 임계값 미만의 폭 W를 갖는 모든 트레이스들이 식별된다. 예시적인 실시예에서 이 폭 W는 300㎛이다. 예시의 목적을 위해 트레이스들 중 어떤 것은 이 임계값보다 큰 폭을 갖고 어떤 것은 임계값 미만의 폭을 갖는다고 가정한다.

또한 단계 122에 따라 그 폭 W가 임계값 미만인 트레이스들을 갖는 제1 영역 및 그 폭 W가 임계값보다 큰 트레이스들을 갖는 제2 영역을 포함하는 적어도 2개의 영역이 정의된다. 적어도 2개의 영역은 프린트될 전체 도전성 트레이스 패턴(6)을 총체적으로 포함한다.

단계 124에 따라, 2개의 공정 시간이 계산된다: (1) 에어로졸(80)을 사용하여 전체 트레이스 패턴을 프린트하는 데 요구되는 공정 시간 및 (2) 에어로졸 프린트헤드(80)를 사용하여 폭이 300㎛ 미만인 모든 트레이스들을 프린트하고 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 사용하여 300㎛ 이상의 폭을 갖는 모든 트레이스들을 프린트하는 데 요구되는 공정 시간. 단계 126에 따라 공정 시간들의 비교에 기초하여 결정이 이루어진다. 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 사용하는 것이 공정 시간을 단축하지 못한다면 단일 에어로졸 프린트 파일이 단계 128에 따라 발생되고 전체 트레이스 패턴(6)이 단계 130에 따라 에어로졸 프린트헤드(80)를 사용하여 프린트된다.

그러나, 작은 트레이스들(14)을 요구하는 대부분의 상황에서, 공정 시간은 2개의 프린트헤드들(80 및 100)을 사용하여 단축될 것이다. 이것은 많은 도전성 패턴들(6)은 시스템(100)의 폭 임계값 미만의 도전성 트레이스들의 전체 영역의 비교적 작은 퍼센티지 - 때때로 5 또는 10퍼센트 미만 - 만을 갖기 때문에 특히 그렇다.

단계 132에 따라, 제1 및 제2 파일을 포함하는 2개의 중첩하는 파일들은 각각 제1 및 제2 영역들에 기초하여 생성된다. 파일들은 에어로졸 프린트헤드(80)로부터의 나노입자 트레이스들과 유체 디스펜스 프린트헤드(100)로부터의 은 플레이트 트레이스들 사이의 적합한 접촉 면적을 제공하도록 중첩된다. 이 중첩은 에어로졸 프린트헤드(80)와 유체 디스펜스 프린트헤드(100) 사이의 조합된 오정렬 허용 오차를 초과하도록 정해진다. 제1 파일은 보다 좁은 기하 구조 트레이스들(14)을 정의한다. 제2 파일은 보다 넓은 기하 구조 파일들(15)을 정의한다. 예시적인 실시예에서 보다 좁은 기하 구조 트레이스들(14)은 중첩을 정하기 위해 보다 넓은 트레이스들(15) 내로 연장된다. 다른 예시적인 실시예에서 보다 넓은 기하 구조 트레이스들(15)은 중첩을 정하기 위해 보다 좁은 트레이스들(14) 내로 연장된다. 또한 단계 132에 따라, 제1 파일은 제1 프린팅 시스템(24)에 전달되고, 제2 파일은 제2 프린팅 시스템(26)에 전달된다.

단계 134에 따라, 제1 프린팅 시스템(24)은 에어로졸 기반 에어로졸 프린트헤드(80)를 사용하여 미세한 기하 구조 트레이스들(14)을 프린트한다. 단계 136에 따라, 제2 프린팅 시스템(26)은 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 사용하여 보다 큰 기하 구조 트레이스들(15)을 프린트한다.

도 14 및 14a는 보다 좁은 트레이스(14) 및 보다 넓은 트레이스(15) 간의 접합을 포함하는 도전성 트레이스 패턴(6)의 부분을 도시한다. 예시적인 실시예에서 트레이스 패턴을 정하는 데 이용된 제조 시스템(20)에 대한 폭 임계값은 300㎛이다. 예시된 도 14에서 트레이스(14)의 폭 W14는 약 100㎛이다. 도 14에 도시된 예에서 트레이스(15)의 폭 W15는 300㎛보다 크다.

트레이스(14)의 양태들이 형성 및 입자 크기들을 위해 사용된 에어로졸 프린트헤드(80)와 같이 도 7, 8, 8a, 및 8b와 관련하여 논의되었다. 트레이스(15)의 양태들이 도 9, 10, 10a, 10b, 11a, 11b, 및 12와 관련하여 논의되었다.

도 14a는 도 14의 섹션 A-A로부터 취해진 트레이스들(14와 15) 간의 접합의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이 트레이스들(14와 15) 사이의 중첩 길이 L이 있다. 도 13의 단계 132 동안에 트레이스(14)의 길이는 길어졌다. 한 실시예에서, 중첩 L은 25 내지 500㎛ 범위에 있을 수 있다. 또 다른 실시예에서 중첩 L은 50 내지 200㎛ 범위에 있을 수 있다. 또 다른 실시예에서 중첩 L은 75 내지 150㎛ 범위에 있을 수 있다.

대안적 실시예에서, 미세한 기하 구조 트레이스(14)는 (도 15a 및 15b와 관련하여 논의될) 압전 어레이 프린트헤드(140)로 형성된다. 보다 큰 기하 구조 트레이스는 (도 9, 10, 10a, 및 10b와 관련하여 논의된) 유체 디스펜스 프린트헤드(100)로 프린트된다.

도 15a 및 15b는 프린팅 시스템(35)(도 3)에서 이용된 프린트헤드(66)(도 5)의 실시예로서 이용될 수 있는 압전 어레이 프린트헤드(140)를 도시한다. 도 15a는 방울들(144)를 방출하는 노즐 면(142)을 갖는 압전 어레이 프린트헤드(140)의 측면도를 도시한다. 도 15b는 노즐들(148)의 2개의 실질적으로 선형인 어레이들 또는 기둥형 배열들(146)을 갖는 노즐 면(142)을 도시한다.

한 실시예에서, 기둥형 배열들(146) 각각은 적어도 0.5인치 길이이고, 적어도 100개의 노즐을 포함한다. 다른 실시예에서, 기둥형 배열들 각각은 약 1인치 길이이고 적어도 300개의 노즐을 포함한다. 다른 실시예들은 600개, 1200개, 또는 심지어 2400개의 노즐을 포함할 수 있다. 노즐의 또 다른 수 및/또는 구성은 본 개시에 따라 사용될 수 있다.

각각의 노즐은 에어로졸 프린트헤드(80)에 의해 방출된 것들과 유사한 도전성 나노입자들을 포함하는 도전성 잉크를 방출하도록 구성된다. 한 실시예에서, 나노입자들은 100㎚(나노미터) 미만의 직경을 갖는다. 예시적인 잉크는 3 내지 10㎚의 직경, 약 45%의 고체 함량, 약 4 내지 5cP(센티포아즈)의 점도를, 유기 유체 매질과 함께 갖는 입자들을 가질 수 있다. 이것은 단지 한 예이고, 입자 크기 및 유체 특성은 크게 변화할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예시적인 실시예에서, 나노입자들은 은 입자들이지만, 다른 것들이 앞서 설명된 바와 같이 (이종 혼합물을 포함하여) 사용될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 각각의 노즐(148)은 0.2 내지 200pL(피코리터) 범위의 유체 체적을 갖는 방울들을 방출하도록 구성된다. 보다 특정한 실시예에서, 유체 방울들은 1 내지 100pL(피코리터)의 범위에 있다. 다른 특정한 실시예에서, 유체 방울들은 1 내지 30pL(피코리터)의 체적 범위에 있다.

프린팅 시스템(35)은 기둥형 배열(146)의 장축에 수직인 방향으로 기판(4) 위에 노즐 면을 이동시키도록 구성된다. 노즐 면이 이동함에 따라, 노즐들(148)은 도전성 트레이스 패턴(6)의 부분을 정하기 위해 기판(4) 위에 도전성 잉크 방울들의 도드 매트릭스 배열을 형성하도록 작동된다. 이런 유형의 프린팅 시스템을 "래스터" 프린팅 시스템이라고 하고, 도전성 트레이스들의 고 밀도 및 고 영역 커버리지 배열들을 정하는데 있어서 매우 효율적이다. 에어로졸 프린트헤드(80) 또는 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 이용하는 것들과 같은 벡터 프린팅 시스템은 이러한 고 밀도 도전성 트레이스 배열을 형성하는데 있어서 덜 효율적이고 보다 시간 소모가 많은 경향이 있다.

그러나, 래스터 프린팅의 효율의 장점에도 불구하고, 벡터 모드에서 압전 어레이 프린트헤드(140)를 동작할 이유가 있을 수 있는데, 그 경우는 하나 이상의 노즐(148)이 유체 디스펜스 프린트헤드(100)와 유사한 방식으로 도전성 트레이스 패턴(6)의 부분을 트레이스 아웃하는 경우이다. 벡터 모드의 장점은 주어진 노즐(148)로 훨씬 더 미세한 트레이스들에 가능하다는 것이다.

압전 어레이 프린트헤드(140)의 유효 "사정 거리"는 적어도 방울 크기에 의존한다. 보다 작은 방울에 대해, 노즐 면(142)과 기판(4) 사이의 거리는 2밀리미터 미만일 필요가 있을 수 있다. 바람직하게는 이 거리는 0.5 내지 1.5밀리미터 또는 0.8 내지 1.2밀리미터 범위에 있다. 그에 프린트될 표면(8)이 매우 불규칙적이면, 노즐 면(142)의 물리적 크기로 인해 이것은 어려울 수 있다.

도 16은 3개의 프린팅 시스템(34-36)(도 3)을 이용하는 제조 시스템(30)의 실시예를 사용하여 도전성 트레이스 패턴(6)을 프린트하는 방법의 구현을 도시한다. 프린팅 시스템(34)은 벡터 디스펜스 프린팅 모드에서 동작하는 에어로졸 프린트헤드(80)를 포함한다. 프린팅 시스템(35)은 래스터 영역 필 프린팅 모드에서 동작하는 압전 어레이 프린트헤드(140)를 이용한다. 프린팅 시스템(36)은 벡터 디스펜스 프린팅 모드에서 동작하는 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 이용한다. 프린팅 시스템들(34-36) 중 어느 것일 수 있는 프린팅 시스템(60)은 이미 도 5 및 6a-6c와 관련하여 설명되었다. 예시적인 에어로졸 프린트헤드(80)는 도 7, 8, 8a, 및 8b와 관련하여 이미 설명되었고, 예시적인 유체 디스펜스 프린트헤드(100)가 도 9, 10, 10a, 10b, 11a, 11b, 및 12와 관련하여 이미 설명되었다. 예시적인 압전 어레이 프린트헤드(140)는 도 15a 및 15b와 관련하여 이미 설명되었다. 이후의 설명에서, 압전 어레이 프린트헤드(140)는 래스터 프린트 모드에서 미세한 금속 트레이스들(14)을 정하기 위해 표면(8)을 가로질러 인치당 적어도 약 1000개의 도트의 그리드 어레이 패턴을 프린트할 수 있는 고해상도 압전 어레이 프린트헤드(140)이지만, 이것은 본 개시를 실시하는 요건은 아니다.

프린팅 시스템들(34-36) 중 하나 또는 모두는 주어진 도전성 트레이스 패턴(6)에 이용될 수 있다. 이 예시적인 실시예에 따라 시스템들(34, 35, 및 36)은 각각 프린트헤드들(80, 100, 및 140)을 이용한다. 하나보다 많은 프린트헤드(80, 100, 및/또는 140)가 사용되는 이유를 이해하기 위해서, 트레이스들(6) 및/또는 표면(8)의 특정한 기하 구조 속성들을 각각 갖는 도전성 트레이스 패턴(6)의 부분들로서 한 실시예에서 정해진 영역들의 관점에서 도전성 트레이스 패턴(6)을 설명하는 것이 유용하다. 아래 표 2는 이들 영역 중 몇 개를 정한다. 도 17은 영역 유형들의 몇 가지 예를 포함하는 예시적인 도전성 트레이스 패턴을 도시한다

영역 번호(유형) Ⅰ는 미리 결정된 임계값보다 큰 폭을 갖는 넓은 트레이스들(15)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 이 임계값은 300㎛이다. 영역 유형 Ⅰ 내의 표면(8)의 기하 구조는 "프라우드(proud)"이고 - 파이거나 오목하지 않는 것을 의미한다. 보다 구체적으로, 표면(8)은 소정의 임계값을 넘는 주변 점들에 대해 오목한 점들을 갖지 않는다. 예시적인 실시예에서, "프라우드"는 점들이 주어진 값; 예를 들어 주변 점들에 대해 0.5밀리미터보다 많이 오목하지 않는 것을 의미한다. "SA CURVE"(단일 축 만곡)는 영역 유형 Ⅰ이 영역 내에 2개의 축을 따르는 임계값을 초과하는 높이 차이를 이루는 만곡의 2개의 축을 갖지 않는 것을 표시한다. 예시적인 실시예에서, 임계값은 약 0.5밀리미터이다. 표시된 바와 같이, 영역 Ⅰ은 에어로졸 프린트헤드(80), 압전 어레이 프린트헤드(140), 및 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 포함하는 모든 3개의 프린트헤드에 의해 그에 프린트될 수 있다. 그러나, 금속 밀도는 높기 때문에, 압전 어레이 프린트헤드(140)는 아마 영역 Ⅰ을 가장 효율적으로 프린트할 수 있다. 높은 금속 밀도는 보다 좁은 트레이스들의 매우 높은 밀도를 말하고, 또는 이것은 폭, 또는 또 다른 정의를 달성하기 위해 다수의 스트로크를 요구하는 유체 디스펜스 프린트헤드(100)에 의해 프린트될 수 있는 폭의 배수인 매우 넓은 트레이스를 말한다는 점에 주목한다.

영역 유형 Ⅱ는 트레이스 밀도가 낮은 것을 제외하고, 영역 유형 Ⅰ과 동일하다. 모든 3개의 프린트헤드 유형(80, 100, 140)이 영역 유형 Ⅱ를 프린트할 수 있지만, 유체 디스펜스 프린트헤드(100)로 영역 유형 Ⅱ를 프린트하는 것이 가장 효율적일 수 있다.

영역 유형 Ⅲ은 오목하거나 이중 축 만곡의 표면 기하 구조를 갖는다. 예시적인 실시예에서, "오목"이라는 것은 주위 점들에 대해 소정의 미리 결정된 임계값보다 많이 파인 것을 말한다. 한 구현에서, 이 임계값은 0.5밀리미터이다. 예시적인 실시예에서, "DA CURVE"(이중 축 만곡)이란 용어는 "볼록하게 되거나(crowned)" 또는 뾰족하게 되고(peaked), 표면이 예를 들어 2개의 거의 직교하는 축들을 따라, 예를 들어 0.5밀리미터와 같은, 임계값을 초과하는 거리만큼 푹 들어가 있는 것을 의미한다. 영역 유형 Ⅲ에서, 압전 어레이 프린트헤드는 프린트헤드 노즐과 프린트 표면(8) 사이의 증가된 거리가 받아들일 수 없는 프린팅 에러를 발생할 수 있기 때문에 트레이스들을 효과적으로 프린트할 수 없다. 그러므로, 백터 디스펜스 프린트헤드(80 또는 100)(또는 다른 비교할만한 성능 기술들)가 영역 유형 Ⅲ을 프린트하는 데 필요할 수 있다. 트레이스들은 비교적 넓기 때문에, 유체 디스펜스 프린트헤드(100)가 일반적으로 영역 유형 Ⅲ을 가장 효율적으로 프린트할 수 있다.

영역 유형 Ⅳ는 좁은 트레이스들(14)을 갖는 것을 제외하고, 영역 유형 Ⅰ과 동일하다. 좁은 트레이스 폭은 300㎛ 미만과 같은, 어떤 임계값 미만의 트레이스들을 갖는 것으로 정의된다. 에어로졸 프린트헤드(80) 또는 압전 어레이 프린트헤드(140)는 영역 Ⅳ를 프린트할 수 있다. 그러나, 압전 어레이 프린트헤드(140)는 (압전 어레이 프린트헤드(140)가 충분히 높은 해상도를 갖는다면) 높은 트레이스 밀도로 인해 영역 유형 Ⅳ를 아마 가장 효율적으로 프린트할 수 있다.

영역 유형 Ⅴ은 좁은 트레이스들(14)을 갖는 것을 제외하고 영역 유형 Ⅱ와 동일하다. 영역 유형 Ⅴ는 또한 낮은 트레이스 밀도를 갖는 것을 제외하고, 영역 유형 Ⅳ와 동일하다. 에어로졸 프린트헤드(80) 또는 압전 어레이 프린트헤드(140)는 영역 Ⅳ를 프린트할 수 있다. 그러나, 에어로졸 프린트헤드(80)는 낮은 트레이스 밀도로 인해, 영역 유형 Ⅴ를 가장 효율적으로 프린트할 수 있다.

영역 유형 Ⅵ는 좁은 트레이스들(14)를 갖는 것을 제외하고, 영역 유형 Ⅲ과 동일하다. 결과적으로, 에어로졸 프린트헤드(80)는 영역 유형 Ⅵ를 프린트하기 위한 단지 실행 가능한 후보일 수 있다,

아래 표 3은 도전성 트레이스 패턴(6)을 형성하는 데 이용될 수 있는 다수의 예시적인 프린팅 순차들을 리스트한다. 숫자 1, 2, 및 3은 주어진 프린팅 시스템이 사용되는 순서를 표시한다. 예를 들어, 순차 B는 먼저(순차에서 제일 먼저 1로 표시된) 에어로졸 프린트헤드(80)를 이용하고 다음에 (순차에서 두 번째로 2로 표시된) 압전 어레이 프린트헤드(140)를 이용한다. 그러나, 순차 B는 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 이용하지 않는다. 순차 B를 사용하여 영역들 모두가 프린트될 수 있다. 그러나 이것은 어떤 도전성 트레이스 패턴들(6)에 대해서는 가장 효율적인 순차가 아닐 수 있다. 표 3이 프린트헤드 사용 순서의 소정의 배치를 나타내지만 다른 순서들이 압전 어레이 프린트헤드(140)에서 시작하고 또는 설명된 다양한 프린트헤드들을 이용하는 다른 배치와 같은 것이 가능하다. 그러므로, 표 3에 리스트된 것들 이외의 다른 순차들이 가능하다.

순차 A는 단지 에어로졸 프린트헤드(80)를 이용하여 전체 도전성 트레이스 패턴(6)을 프린트한다. 이 순차 A는 모든 6개의 영역 유형을 프린트하는 데 사용될 수 있다. 이 순차는 도전성 트레이스 패턴(6)이 단지 미세한 트레이스들(15)의 작은 총 길이를 포함하는 경우에 효과적일 수 있다. 그러나, 도전성 트레이스 패턴이 많은 수의 넓은 트레이스들 및/또는 크고 높은 트레이스 밀도를 갖는 경우에, 순차 A는 받아들일 수 없게 긴 사이클 시간을 가질 수 있다.

순차 B는 압전 어레이 프린트헤드(140)가 뒤에 이어지는 에어로졸 프린트헤드(80)의 사용을 포함한다. 순차 A와 마찬가지로, 이 순차는 또한 모든 6개의 영역 유형을 프린트할 수 있다.

순차 C는 압전 어레이 프린트헤드(140), 및 마지막으로 유체 디스펜스 프린트헤드(100)가 뒤에 이어지는 에어로졸 프린트헤드(80)를 순차로 포함하는 모든 3개의 프린트헤드들의 사용을 포함한다. 순차 C는 모든 6개의 영역 유형을 프린트할 수 있다.

순차 D는 단지 압전 어레이 프린트헤드(140)를 이용하여 전체 도전성 트레이스 패턴(6)을 프린트한다. 순차 D는 영역 유형 Ⅰ, Ⅱ, Ⅳ, 및 Ⅴ를 프린트하는 데 이용될 수 있다. 이것은 전형적으로 0.5㎜와 같은 미리 결정된 임계값 내의 평면인 도전성 트레이스 패턴(6)을 프린트하기 위한 가장 효율적인 순차이다. 그러나, 순차 D는 프린트될 표면이 파이거나 영역들 Ⅲ 또는 Ⅵ의 판별 기준에 맞는 복합 굴곡 기하 구조를 갖는다면 일반적으로 효과적이 아닐 것이다.

순차 E는 유체 디스펜스 프린트헤드(100)가 뒤에 이어지는 압전 어레이 프린트헤드(140)를 이용한다. 순차 E는 영역 유형 Ⅵ를 제외하고 모든 영역 유형들을 프린트하기 위해 효과적인데, 왜냐하면 유형 Ⅵ는 압전 어레이 프린트헤드(140)에 의해 다루어질 수 없는 표면 기하 구조 상에 있는 미세한 트레이스들(14)을 요구하기 때문이다.

순차 F는 단지 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 이용한다. 순차 F는 전체 도전성 트레이스 패턴이 넓은 트레이스들(15)로부터 형성되는 경우에 이용될 수 있다.

도 16을 다시 참조하면, 제조 물품(2)의 부분을 제조하는 방법의 예시적인 실시예가 플로우 차트 형태로 도시된다. 도 16의 단계들 중 일부 또는 모두는 비휘발성 메모리 내에 저장된 명령어들을 실행함으로써 컴퓨터에 의해 제어될 수 있다. 대안적으로, 도 16에 도시된 제조 단계들 중 일부는 제조 시스템(30)(도 3)의 부분들을 이용하는 사용자에 의해 수행될 수 있다.

단계 150에 따라, 도전성 트레이스 패턴(6)을 정의하는 하나 이상의 파일(들)(33)이 파일 프로세서(32)에 의해 수신된다. 단계 152에 따라, 파일 프로세서(32)는 파일(들)을 분석한 다음에 도전성 트레이스 패턴을 표 2와 관련하여 논의된 영역들 Ⅰ-Ⅵ과 같은 영역들로 나눈다. 영역들은 한 구현에서, 표면(8)을 따르는 경계들에 의해 분리될 수 있고, 또는 그들은 도전성 트레이스 패턴(6)의 부분들에 따라 분리될 수 있다. 영역들은 전체 도전성 트레이스 패턴(6)을 총체적으로 정한다. 예시적인 실시예에서, 영역들은 트레이스 폭, 표면 기하 구조, 금속 커버리지 밀도(달리 트레이스 밀도라고 함), 및 트레이스 두께에 따라 나누어진다.

단계 154에 따라, 후보 프린트 순차들이 식별된다. 후보 프린트 순차들은 (표 3으로부터 분명한 바와 같이, 소정의 순차들을 제외할 수 있는) 식별된 영역의 유형들에 기초하여 결정된다.

단계 156에 따라, 공정 사이클 시간과 같은 하나 이상의 메트릭이 대체 프린트 순차들에 대해 평가된다. 단계 158에 따라, 최적 프린트 순차가 평가된 메트릭에 기초하여 선택된다. 단계 158은 한 실시예에서 식별된 영역들 각각의 프린팅 시스템들(34(에어로졸), 35(압전 어레이), 또는 36(유체 노즐)) 중 하나에의 맵핑을 포함한다. 그러나, 본 개시는 주어진 영역이, 영역이 "합성"으로서; 예를 들어 다른 특징들 또는 그 영역 내에서 발생하는 요건들로 인해, 예를 들어 이들 2개 이상의 시스템을 사용하여 구성되는 것과 같이, 프린팅 시스템들(34) 중 2개 이상에 맵핑되는 경우도 더 고려한다는 것을 알 것이다.

도전성 트레이스 패턴(6)이 나누어지는 다양한 영역들 간에 경계들이 있다(도 17 참조). 단계 160에 따라, 이들 경계를 따르는 트레이스들은 경계들이 2개의 다른 프린팅 시스템들의 사용을 정할 때 중첩을 제공하고, 프린트헤드 간 오정렬 허용 오차에 대해 가능하게 하기 위해 연장된다. 예시적인 실시예에서, 연장은 다음과 같다: (1) 에어로졸 프린팅 시스템(34) 영역과 압전 프린팅 시스템(35) 영역 간의 경계를 따라, 에어로졸 프린트된 트레이스들이 중첩을 제공하기 위해 연장되고; (2) 에어로졸 프린팅 시스템(34) 영역과 유체 노즐 프린팅 시스템(36) 영역 간의 경계를 따라, 에어로졸 프린팅 시스템 트레이스들이 중첩을 제공하기 위해 연장되고; (3) 압전 프린팅 시스템(35) 영역과 유체 노즐 프린팅 시스템 영역(36) 간의 경계를 따라, 유체 노즐 프린팅 시스템(36) 트레이스들이 중첩을 제공하기 위해 연장된다. 분명한 바와 같이, 프린팅 시스템들의 다른 조합들이 중첩을 정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 이러한 계면/중첩은 2개 이상의 프린팅 방식이 위에 참조된 것과 같은 그 영역 내에 사용되는 것과 같이, 주어진 영역 내에서 실제로 발생할 수 있다.

단계 162에 따라, 영역들에 의해 정해지고 어떤 트레이스 연장들을 포함하는 입력 파일(23)의 부분들이 그 영역에 맵핑된 프린터에 각각 특정된 프린트 파일들로 변환된다. 단계 164에 따라, 에어로졸 프린팅 시스템(34)에 맵핑된 어떤 영역들이 프린트된다. 단계 166에 따라, 압전 어레이 프린팅 시스템(35)에 맵핑된 어떤 영역들이 프린트된다. 단계 168에 따라, 유체 노즐 프린팅 시스템(36)에 맵핑된 어떤 영역들이 프린트된다. 단계 170에 따라, 물품(2)은 오븐(38)에서 구워져 도전성 트레이스 패턴(6)을 경화 및/또는 건조한다.

예 1: 도 17은 도 16과 관련하여 설명된 방법에 따라 프린트될 도전성 트레이스 패턴(6)의 예를 도시한다. 이 도전성 트레이스 패턴은 다른 영역 유형들의 모두를 포함한다. 모든 6개의 영역 유형들이 존재하기 때문에, 표 3의 프린팅 순차 C가 (도 16의 단계 158에 따라) 선택된다고 가정한다. 도전성 트레이스 패턴은 깊은 오목부들에 있는 것으로 추정되는 예시된 영역 유형들 Ⅲ 및 Ⅳ를 제외하고, 평면이다. 그러므로 선택된 최적 프린트 순차는 압전 어레이 프린트헤드(140)로 영역 Ⅰ,Ⅱ, Ⅳ, 및 Ⅴ를 프린트하는 것을 포함하는데, 왜냐하면 이것은 압전 어레이로 매우 신속하고 정확하게 수행될 수 있기 때문이다. 영역 Ⅲ은 유체 디스펜스 프린트헤드(100)로 프린트되는데, 왜냐하면 트레이스들은 (압전 프린트헤드를 제외한) 깊은 오목부에 있고 트레이스들은 너무 넓어서 에어로졸 프린트헤드(80)에 의해 효율적으로 프린트되지 않기 때문이다. 마지막으로, 에어로졸 프린트헤드(80) 만이 영역 유형 Ⅵ을 프린트할 수 있다.

최적 순차가 선택되고 나서 트레이스들은 다른 프린트헤드가 사용되는 영역 경계들 간에 연장될 필요가 있다(도 16의 단계 160). 영역 Ⅳ과 Ⅵ 간의 경계를 고려해 보자. 영역 Ⅳ 내의 트레이스들은 프린트헤드 간 정렬 허용 오차의 팩터링에서도, 영역 간 양호한 전기적 연속성을 보장하는 트레이스 중첩을 제공하기 위래 영역 Ⅳ 내로 연장된다. 이 경우에, 에어로졸 프린트헤드(80)는 압전 어레이 프린트헤드(140)가 오목부 내로 프린트할 수 있는 것보다 훨씬 더 훌륭하게 평면의 트레이스들을 프린트할 수 있기 때문에 영역 Ⅵ 트레이스들이 연장된다.

영역 Ⅲ 내의 트레이스들은 또한 영역 Ⅱ 내로 연장된다. 한 주된 이유는 유체 디스펜스 프린트헤드(100)는 압전 어레이 프린트헤드(140)가 오목부 내로 프린트할 수 있는 것보다 평면의 표면 상에 더 잘 프린트할 수 있다는 것이다. 또한, 압전 어레이 프린트헤드(100)에 의해 형성된 유체 디스펜스 패턴이 더 두껍다. 트레이스 연장은 프린트헤드 간 정렬 허용 오차에도 불구하고, 2개의 프린팅 시스템에 의해 프린트된 트레이스들 간의 적절한 전기적 결합을 보장한다.

예시된 영역들 Ⅰ과 Ⅳ, Ⅰ과 Ⅱ, 또는 Ⅱ와 Ⅴ 간의 경계를 가로지르는 트레이스 연장들이 없는데, 왜냐하면 이들은 모두 동일한 압전 어레이 프린트헤드(140)에 의해 프린트되기 때문이다. 이것은 다른 영역들을 프린트하기 위해 프린팅 시스템들의 수를 최소화하는 한가지 장점이고, 수행된 최적화의 일부일 수 있다(단계들 156 및 158).

트레이스들이 연장되고 나서, 프린팅 시스템들을 위한 프린트 파일들이 결정된다. 결과적인 프린트 순차는 다음과 같다: (1) 에어로졸 프린트헤드(80)는 영역 Ⅳ 내로 연장하는 트레이스들을 포함하는 영역 Ⅵ을 프린트하고; (2) 압전 어레이 프린트헤드(140)는 영역들 Ⅰ,Ⅱ, Ⅳ, 및 Ⅴ를 프린트하고, (3) 유체 디스펜스 프린트헤드(100)는 트레이스들을 영역 Ⅱ 내로 연장하는 영역 Ⅲ을 프린트한다. 제조 물품은 다음에 경화된다(예를 들어, 전자기 또는 다른 방사, 또는 다른 수단에 노출되어 구워진다).

예 2: 도 1a, 1b, 및 1c에 도시된 도전성 트레이스 패턴(6)을 고려해 보자. 이 설계는 영역 유형들 Ⅰ(평탄하고 단일 축 만곡된 표면들 상의 매우 넓은 트레이스들), Ⅱ(개개의 넓은 트레이스들), Ⅲ(오목부 내의 넓은 트레이스들), 및 Ⅵ(오목부 내의 좁은 트레이스들)을 포함한다. 가장 효율적인 순차는, 한 구현에서 다음과 같다: (1) 영역 유형 Ⅵ인 오목부(12)의 미세한 트레이스들을 프린트할 에어로졸 프린트헤드(80), (2) 영역들 Ⅰ 및 Ⅱ를 포함하는 평탄하고 단일 축 만곡된 표면들 상의 트레이스들 모두를 프린트할 압전 어레이 프린트헤드(140), 다음에 (3) 영역 Ⅲ인 오목부 내의 보다 넓은 트레이스들을 프린트할 유체 디스펜스 프린트헤드(100). 이 예에서, 모든 3개의 프린팅 시스템들(34-36)을 사용하는 것이 아마 가장 최적하다. 본 개시는 소정의 경우들에서, 다른 프린팅 기술들을 이용하는 영역들이 공간적으로 떨어져 있고, 2개 이상의 기술이 그 "분리된" 환경에서 구현될 수 있는 것과 같이, 상기 단계들 중 하나 이상을 병렬로 수행하는 것도 편리할 수 있다는 것을 알 것이다. 이것은 한 변형에서, 다목적 고정물에 의해 달성될 수 있다.

도 18은 2개의 프린팅 시스템(24 및 26)을 구현하는 제조 시스템(20)의 실시예를 사용하여, 도전성 트레이스 패턴을 프린트하는 방법의 다른 실시예를 도시한다. 프린팅 시스템(24)은 벡터 디스펜스 프린팅 모드에서 동작하는 에어로졸 프린트헤드(80)를 포함한다. (이 실시예에서) 프린팅 시스템(26)은 래스터 영역 필 프린팅 모드에서 동작하는 고해상도 압전 어레이 프린트헤드(140)를 이용한다.

프린팅 시스템들(24 및 26) 중 하나 또는 둘 다가 표면(8)의 기하 구조에 따라 주어진 트레이스 패턴(6)에 사용될 수 있다. 아래 표 4는 프린팅 동작들의 가능하고 최적한 세트를 결정하는 데 유용할 수 있는 영역들의 관점에서 트레이스 패턴을 설명한다.

영역 유형 Ⅰ은 표 2의 영역 유형Ⅰ과 관련하여 설명된 것과 유사한 표면(8)을 갖는다. 표면은 예를 들어, 0.5밀리미터와 같은 소정의 높이 차 임계값을 넘어서 오목하게 되거나 볼록하게(2개의 축을 따라 주위 점들 위로 상승하는 높은 점을 갖는) 되어 있지 않다. 영역 유형 Ⅰ에 대해, 금속 트레이스 밀도는 프린팅 시스템(24)을 비효율적으로 만들게 하는 경향이 있는 소정의 금속 트레이스 밀도 임계값보다 크다.

영역 유형 Ⅱ는 금속 트레이스 밀도가 금속 트레이스 밀도 임계값 미만인 것을 제외하고 영역 유형 Ⅰ과 유사하다. 2개의 프린팅 시스템(24 및 26)이 영역 유형 Ⅱ를 프린트할 수 있지만, 프린팅 시스템(24)으로 영역 유형 Ⅱ를 프린트하는 것이 보다 더 효율적일 수 있다.

영역 유형 Ⅲ은 0.5밀리미터와 같은 높이 차이 임계값을 넘어 2개의 방향을 따라 오목하게 되거나 볼록하게 된 표면(8)을 갖는다. 이 표면은 프린팅 시스템(26)의 사용이 프린트되는 금속 트레이스들의 품질을 저하시킬 수 있으므로, 프린팅 시스템(24)의 사용을 필요로 할 수 있다.

표 5는 도전성 트레이스 패턴(6)을 형성하는 데 이용될 수 있는 다수의 가능한 프린팅 순차들을 리스트한다. 숫자 1 및 2는 주어진 프린팅 시스템이 이용되는 순서를 표시한다.

순차 A는 단지 에어로졸 프린트헤드(80)를 이용하여 전체 도전성 트레이스 패턴(6)을 프린트한다. 이 순차는 예를 들어, 프린트될 모든 트레이스들이 압전 어레이가 저하된 프린트 품질을 겪게 되는 오목부 내에 있거나, 볼록하게 된 표면 상에 있는 경우에, 필요할 수 있다. 이 순차는 또한 적은 수의 미세한 트레이스들을 프린트하기 위해 효율적일 수 있다.

순차 B는 압전 어레이 프린트헤드(140)가 뒤에 이어지는 에어로졸 프린트헤드(80)의 사용을 포함한다. 이 순차는 모든 영역 유형들을 효과적으로 프린트할 수 있다.

순차 C는 단지 압전 어레이 프린트헤드(140)를 이용한다. 이것은 예를 들어, 표면(8)이 평탄 면에 가깝거나 볼록한 하나의 상당한 곡률 반경 만을 가지는 경우에 효과적일 수 있다.

도 18을 참조하면, 제조 물품(2)의 부분을 제조하는 방법의 예시적인 실시예가 플로우 차트 형태로 도시된다. 도 18의 단계들 중 일부 또는 모두는 비휘발성 메모리에 저장된 명령어들을 실행함으로써 컴퓨터에 의해 제어될 수 있다. 대안적으로, 도 17에 도시된 제조 단계들 중 일부는 제조 시스템(20)(도 2)의 부분들을 이용하는 사용자에 의해 수행될 수 있다.

단계 172에 따라, 도전성 트레이스 패턴(6)을 정하는 하나 이상의 파일(들)(23)이 파일 프로세서(22)에 의해 수신된다. 단계 174에 따라, 파일 프로세서(22)는 파일(들)을 분석한 다음에 도전성 트레이스 패턴을 표 4와 관련하여 논의된 영역들 Ⅰ-Ⅲ과 같은 영역들로 나눈다. 영역들은 예를 들어, 표면(8)을 따르는 경계들에 의해 분리될 수 있고, 또는 그들은 도전성 트레이스 패턴(6)의 부분들에 따라, 또는 다른 방식들에 따라 분리될 수 있다. 영역들은 전체 도전성 트레이스 패턴(6)을 총체적으로 정한다. 예시적인 실시예에서, 영역들은 표면 기하 구조 및 금속 트레이스 커버리지 밀도에 따라 나누어진다.

단계 176에 따라, 후보 프린트 순차들은 단계 174에서 식별된 영역들에 기초하여 식별된다. 단계 178에 따라, 사이클 시간과 같은 공정 메트릭이 대체 공정 순차들에 대해 평가된다. 단계 180에 따라, 최적 순차가 선택된다. 단계 180은 각각의 영역의 프린팅 시스템(24 또는 26)에의 맵핑을 포함한다.

각각의 경계를 가로질러 다른 프린팅 시스템들로 프린트되는 영역들 간의 경계가 있을 수 있다. 이러한 경계들을 따라, 트레이스들은 이들이 단계 182에 따라 중첩하도록 연장된다. 이들은 양 프린팅 시스템들에 대해 연장될 수 있거나 프린팅 시스템들 중 하나에 대해서만 연장될 수 있다. 단계 184에 따라 단계 182로부터 어떤 트레이스 연장들을 포함하는 입력 파일(23)의 부분들이 그 영역에 맵핑된 프린터에 각각 특정된 프린트 파일들로 변환된다.

단계들 186 및 188에 따라, 선택된 프린트 순차가 실행된다. 단계 190에 따라, 제조 물품이 도전성 잉크로부터 용매 매질을 제거하기 위해 경화된다(예를 들어, 구워진다).

예: 도 1a, 1b 및 1c에 도시된 도전성 트레이스 패턴(6)을 고려해 보자. 이 트레이스 패턴은 영역들 Ⅰ 및 Ⅲ을 포함한다. 영역 Ⅰ의 예들은 매우 높은 금속화 밀도를 갖는 도 1a에 도시된 것들과 같은 매우 넓은 트레이스들을 포함한다. 영역 유형 Ⅲ의 예는 표면(8)의 오목부(12)이다. 프린트 순차 B는 트레이스 패턴(6)을 프린트하기 위해 가장 효과적일 것이다. 에어로졸 프린트헤드(80)는 표면(8)의 오목부(12) 내의 트레이스들을 프린트할 것이고 압전 어레이 프린트헤드(140)는 나머지 트레이스들을 프린트하는 데 사용될 수 있다.

도 16 및 18에 대해 설명된 방법들은 사용된 압전 어레이 프린트헤드(140)가 래스터형 프린팅 모드에서 미세한 도전성 트레이스들(14)을 프린트할 수 있다. 어떤 상황에서는, 더 낮은 해상도 구조를 갖는 압전 어레이 프린트헤드(140)를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 압전 어레이 프린트헤드(140)가 인치 당 250개의 도트의 해상도를 갖는 기판(8) 상에 도트 어레이를 프린트할 수 있는 것을 가정한다. 그것은 약 100미크론의 중심 간 패턴일 것이다. 이러한 압전 어레이 프린트헤드(140)를 사용하여 래스터 프린트 모드에서 100미크론의 넓은 트레이스를 정하는 것이 덜 효과적일 것이다. 좁은 트레이스들을 정하기 위해, 압전 어레이는 "벡터" 모드에서 동작될 필요가 있고 그에 따라 노즐(148)은 프린트헤드(80 또는 100)가 사용된 방식과 동일한 방식으로 트레이스들을 "트레이스 아웃"하는 데 사용될 것이다.

도 19는 에어로졸 프린트헤드(80) 및 저해상도 압전 어레이 프린트헤드(140)를 이용하는 프린팅을 예시하기 위해 영역 번호들(유형들)을 도시한다. 이 예에서, 프린팅 시스템(24)은 에어로졸 프린트헤드(80)를 이용하고, 프린팅 시스템(26)은 압전 어레이 프린트헤드(140)를 이용한다. 아래 표 6은 관련 영역 유형들을 리스트한다.

영역 유형 Ⅰ은 넓은 트레이스와 같은, 넓은 특징의 내부 부분이다. 이것은 래스터 프린트 모드에서 압전 어레이 프린트헤드(140)를 사용하여 가장 효율적으로 프린트된다.

영역 유형 Ⅱ는 넓은 특징의 주변 부분이다. 이것은 벡터 모드에서 압전 어레이 프린트헤드(140)를 사용하여, 또는 에어로졸 프린트헤드(80)를 사용하여 프린트될 수 있다.

영역 유형 Ⅲ은 좁은 트레이스 어레이이다. 이것은 벡터 모드에서 압전 어레이 프린트헤드(140)를 사용하여, 또는 에어로졸 프린트헤드(80)를 사용하여 프린트될 수 있다.

영역 유형 Ⅳ는 압전 어레이 프린트헤드(140)의 사용을 제외한 오목부(또는 볼록하게 된 특징)의 내부의 트레이스들의 어레이이다. 이러한 영역에 대해, 에어로졸 프린트헤드(80)가 최적이다.

도 19의 도전성 트레이스 패턴(6)을 형성하기 위한 프린트 순차는 다음을 포함할 수 있다: (1) 영역 Ⅲ 및 Ⅳ는 둘 다 (트레이스들을 영역 Ⅱ로 연장하는) 벡터 모드에서 에어로졸 프린트헤드(80)를 사용하여 프린트되고; (2) 영역 Ⅰ는 래스터 모드에서 압전 어레이 프린트헤드(140)를 사용하여 프린트되고; (3) 영역 Ⅱ는 노즐이 경계를 "트레이스 아웃"하는 벡터 모드에서 압전 어레이 프린트헤드(140)를 사용하여 프린트된다.

도 19의 영역 Ⅰ 및 Ⅱ를 형성하기 위한 대안적 실시예는 다음과 같다: 외부 주변 영역 Ⅱ를 형성하기 위해 에어로졸 프린트헤드(80 또는 140)가 사용된다. 영역 Ⅱ의 높이는 유체 댐으로서 작용하기에 충분하다. 압전 어레이 프린트헤드(140) 또는 스프레이 노즐은 내부 영역 Ⅰ을 "채우는" 데 이용된다. 영역 Ⅱ는 영역 Ⅱ의 한계를 넘는 도전성 유체의 과도 흐름을 방지하기 위한 댐으로서 작용한다.

도 20은 2개의 프린팅 시스템(24 및 26)을 구현하는 제조 시스템(20)의 다른 실시예를 이 경우에 사용하여, 도전성 트레이스 패턴(6)을 프린트하는 방법의 다른 실시예를 도시한다. 프린팅 시스템(24)은 압전 어레이 프린트헤드(140)를 포함하고, 2개의 벡터 및 래스터 프린트 모드들에서 동작할 수 있고 원하는 크기(예를 들어, 1 내지 100피코리터의 건조 체적을 갖는)의 방울들을 방출한다. 예시적인 압전 어레이 프린트헤드(140)가 도 15a 및 15b와 관련하여 설명되었다. 프린팅 시스템(26)은 500 내지 10,000피코리터의 건조 체적을 갖는 매우 큰 방울들을 디스펜스하는 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 이용한다. 유체 디스펜스 프린트헤드(100)는 도 9, 10, 10a, 10b, 11a, 11b, 및 12와 관련하여 설명되었다.

(아래) 표 7은 예시적인 유형의 영역들의 관점에서 트레이스 패턴(6)을 설명한다. 이 설계는 프린팅 시스템에 대한 특정한 요건들을 갖는다. 예시적인 영역 Ⅰ는 평탄하거나 0.5㎜ 내로 거의 평탄하다. 영역 Ⅰ 내의 금속은 금속의 고체 영역 필이다. 영역 Ⅰ을 위한 선택된 프린팅 시스템은 래스터(영역 필) 프린트 모드에서 동작하는 압전 어레이 프린트헤드(140)를 포함할 것이다.

예시적인 영역 Ⅱ는 영역Ⅰ과 같이 평탄하거나 0.5㎜ 내로 거의 평탄하다. 그러나, 영역 Ⅱ는 매우 미세한 트레이스들의 배열을 갖는다. 영역 Ⅱ를 위한 선택된 프린팅 시스템은 매우 미세한 트레이스들을 정하는 것을 가능하게 하기 위해서 벡터 모드에서 동작하는 압전 어레이 프린트헤드(140)를 포함할 것이다.

예시적인 영역 Ⅲ은 매우 만곡되고 압전 어레이 프린트헤드(140)에는 잘 맞지 않을 것이다. 트레이스들은 대부분 안테나 트레이스들이고, 그와 같이 적절한 표피 깊이 배수를 제공하도록 비교적 넓고 두껍다. 영역 Ⅲ을 위한 선택된 프린팅 시스템은 벡터 모드에서 동작하는 유체 디스펜스 프린트헤드(100)이다.

도 20을 다시 참조하여, 예시적인 제조 물품(2) 상에 표 7의 영역들을 갖는 도전성 트레이스 패턴(6)을 형성하는 예시적인 실시예가 이제 설명된다. 도 20의 방법의 단계 200에 따라, 파일 프로세서(22)는 표면(4) 및 트레이스 패턴(6)의 기하 구조를 정하는 하나 이상의 파일을 수신한다. 단계 202에 따라, 파일 프로세서(22)는 수신된 파일(들)을 분석하고 트레이스 패턴을 상기 표 7의 중첩하지 않은 영역 Ⅰ,Ⅱ, 및 Ⅲ으로 나눈다. 각각의 영역은 연속적이 아닐 수 있고 - 예를 들어, 하나보다 많은 분리된 영역 필 특징이 있을 수 있으므로 영역 Ⅰ는 하나보다 많은 비접속된 영역을 가질 수 있다.

단계 204에 따라, 분석 및 프린트 순차 최적화가 수행될 수 있다. 예시 목적을 위해, 특정한 프린팅 순차가 설명된다.

단계 206에 따라, 트레이스들이 중첩을 제공하기 위해 연장된다. 한 실시예에서, 영역 Ⅲ의 보다 넓은 트레이스들은 인접한 영역들의 트레이스와 중첩하도록 약간 연장된다. 연장의 크기는 프린팅 시스템들 간의 오정렬 허용 오차와 적어도 동일하다.

단계 208에 따라, 각각의 영역에 대한 정해진 트레이스들은 적절한 데이터 구조들(예를 들어, 프린트 파일들)로 변환된다. 단계 208에 따라, 영역 Ⅰ의 트레이스들은 압전 어레이 프린트헤드(140)를 이용하여 프린팅 시스템(24)을 위한 래스터 프린트 파일들로 변환된다. 또한 단계 208에 따라, 영역 유형 Ⅱ의 트레이스들은 압전 어레이 프린트헤드(140)를 이용하여 프린팅 시스템(24)을 위한 벡터 프린트 파일들로 변환된다. 또한 단계 208에 따라, 영역 유형 Ⅲ의 트레이스들은 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 이용하여 프린팅 시스템(26)을 위한 벡터 프린트 파일들로 변환된다. 영역 유형 Ⅲ에 대한 트레이스들은 프린팅 시스템(26)을 위한 프린트 파일들이 안으로 연장하고 프린팅 시스템(24)을 위해 정의된 프린트 파일들과 중첩하도록 연장되었다.

단계 210에 따라, 프린팅 시스템(24)은 영역 Ⅰ로부터 정의된 프린트 파일을 실행하여, 래스터 영역 필 모드에서 압전 어레이 프린트헤드(140)를 동작시킴으로써 금속 영역 필 패턴들을 형성한다. 단계 212에 따라 프린팅 시스템(24)은 영역 Ⅱ로부터의 프린트 파일을 실행하여 벡터 모드에서 압전 어레이 프린트헤드(140)를 동작시킴으로써 미세한 트레이스들을 형성한다.

제1 프린팅 시스템(24)을 사용하는 것과 제2 프린팅 시스템(26)을 사용하는 것 간의 지연이 있다면, 제조 물품(2)은 단계 214에 따라 구워질 수 있다. 단계 216에 따라, 프린트 시스템(26)은 영역 Ⅲ으로부터 정해진 프린트 파일을 실행하므로 벡터 모드에서 유체 디스펜스 헤드(100)를 동작시킴으로써 넓은 안테나 트레이스들을 형성한다. 주목할 것은, 넓은 안테나 트레이스들은 영역 Ⅰ 및/또는 Ⅱ의 금속화와 중첩한다는 것이다. 단계 218에 따라, 제조 물품이 구워진다.

도 21a 및 21b는 제조 물품(302)의 예시적인 실시예의 각각의 외부 및 내부도들을 도시한다. 제조 물품(302)은 기판 표면(308) 상에 형성된 도전성 트레이스 패턴(306)과 함께 부분적으로 만곡된 베이스 기판(304)을 포함한다. 도전성 트레이스 패턴(306)은, 예를 들어 도 20과 관련하여 설명된 방법에 따라 형성될 수 있다.

도 21c는 도전성 트레이스 패턴(306)의 부분이 있는 기판 표면(308)의 부분을 도시한, 도 21b로부터 취해진 보다 상세한 도면이다. 기판 표면의 부분은 꽤 평탄하고 표 7에 따른 영역 Ⅰ 및 Ⅱ를 포함한다. 도전성 트레이스 패턴(306)의 영역 Ⅰ는 영역 필 패턴들(313)을 포함한다. 영역 필 패턴들(313)은 래스터 영역 필 프린트 모드에서 동작하는 압전 어레이 프린트헤드(140)를 사용하여 프린트된다.

도전성 트레이스 패턴(306)의 영역 Ⅱ는 미세한 트레이스들(314)을 포함한다. 미세한 트레이스들(314)은 벡터 프린트 모드에서 동작하는 압전 어레이 프린트헤드(140)를 사용하여 프린트된다. 미세한 트레이스들(314)은 칩 마운팅 위치(317)와의 전기적 접속들을 정한다.

도전성 트레이스 패턴의 영역 Ⅲ은 넓은 트레이스들(315)을 포함한다. 넓은 트레이스들(315)은 벡터 프린트 모드에서 동작하는 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 사용하여 프린트된다. 도 21c는 기판(304) 상에 형성된 노치(320)를 통해 통과하여 결합된 넓은 트레이스(315)의 예시적인 구성을 도시한다. 노치(320)는 도 21a에 도시된 표면(308)의 비교적 볼록한 외부 측면 및 도 21b 및 21c에 도시된 표면(308)의 비교적 오목한 내부 측면을 포함하는 기판(304)의 대향하는 표면들(308)을 결합시킨다.

도 21d는 래스터 영역 필 및 벡터 프린트 모드들에서 동작하는 압전 어레이 프린트헤드(140)를 사용하여 형성될 수 있는 도전성 트레이스 패턴(306)의 다른 예를 도시한다. 센서 칩 마운팅 위치(317)에 결합하는 미세한 트레이스들(314)이 도시된다. 또한, 예를 들어, 커패시터들을 위한 위치들(324)을 정하는 도전성 패드들(322)이 도시된다.

도 22a 및 22b는 도전성 트레이스 패턴(6 또는 306)의 비교적 평탄한 부분들을 프린트하기 위해 사용될 수 있는 잉크젯 프린팅 시스템(500)의 실시예를 도시한다. 도 22a는 프린팅 시스템(500)의 상면도이고, 도 22b는 그것의 측면도이다. 예시적인 실시예에서, 프린팅 시스템(500)은 유체 디스펜스 프린트헤드(100)를 이용하는 유체 디스펜싱 시스템(26)의 사용 전에 도 2에 도시된 것과 같은 제1 프린팅 시스템(24)으로서 이용될 수 있다.

프린팅 시스템(500)은 도 22a 및 22b의 좌측에서 우측으로 도시된 것과 같이 물품(504)에 모션을 부여하는 이송 벨트(502)를 포함한다. 물품(504)은 도 1a-c에 도시된 제조 물품(2)과 유사할 수 있고, 또는 예를 들어 제조 물품(2)을 지지하기 위한 팰릿과 같은, 다른 특징들 또는 소자들을 포함할 수 있다. 팰릿의 한 목적은 프린트된 표면이 프린팅 시스템(500)에 대해 적절한 배향 및 높이를 갖도록 제조 물품을 지지하는 것이다. 팰릿은 또한 다른 이점 뿐만 아니라, 이송의 안정성의 대책을 제공할 수 있다.

예시적인 프린팅 시스템(500)은 물품(504)이 로드되는 하나 이상의 로딩 존(506)을 포함한다. 로드될 때, 물품(504)은 벨트(502)를 통해 이송된다. 프린팅 시스템(500)은 물품(504)을 프린트헤드들(510)을 포함하는 프린팅 시스템(500)의 다른 부분들에 대해 정렬하기 위해 프린팅 시스템(500)에 의해 이용되는 하나 이상의 카메라 및/또는 센서(508)를 포함한다. 한 실시예에서, 프린트헤드들(510)은 도 15a 및 15b와 관련하여 설명된 압전 어레이 프린트헤드(140)와 유사한 압전 프린트헤드들이지만, 다른 구성들도 사용될 수 있다.

프린팅 시스템(500)은 물품이 제2 프린트헤드(510)로 통과하기(좌측에서 우측으로 도시) 전에 프린트헤드(510)로부터 방출된 잉크를 부분적으로 경화 또는 건조하기 위한 IR 램프(512) 또는 다른 경화 소스/에이전트/공정을 선택적으로 포함한다. 프린팅 시스템(500)은 또한 프린팅이 완료된 후에 프린트헤드들(510)로부터 방출된 잉크를 보다 완전히 건조하기 위한 경화 램프(514)를 포함할 수 있다. 프린팅 시스템은 카메라/센서(508), 프린트헤드들(510)에 결합된 제어기(516), 및 선택적으로 벨트(502) 또는 다른 컨베이언스 메커니즘의 속도에 관한 정보를 제공하는 장치(도시 안됨)를 포함한다.

(팰릿 또는 다른 그러한 소자를 포함할 수 있는) 주어진 물품(504)에 대한 프린팅 동작의 예시적인 실시예는 다음을 포함한다: (1) 물품(504)은 로딩 존(506)에서 벨트(502) 상에 로드된다. 벨트(502)는 다음에 물품을 벨트 모션 방향을 따라 이송시키기 시작한다. (2) 물품(504)은 카메라(508) 아래를 통과한다. 카메라(508)는 제어기(514)에 의해 매우 신속히 타임스탬프되는 물품(504)의 이미지를 촬영한다. 제어기(514)는 이미지, 타임스탬프, 및 (벨트(502)의) 감지된 또는 입력된 벨트 속도를 이용하여 프린트헤드들(510)과 동기한다. (3) 물품(504)은 프린트헤드들(510) 아래를 통과하여 프린트헤드들은 그 다음에 물품(504) 상에 도전성 트레이스 패턴을 프린트한다. 도 1a-c는 한 예시적인 도전성 트레이스 패턴(6)을 도시하고 도 21a-d는 그 일부가 프린트헤드들(510)에 의해 프린트될 수 있는 다른 예시적인 도전성 트레이스 패턴(306)을 도시한다. (4) 선택적으로, 물품(504)은 프린트된 도전성 트레이스 패턴을 부분적으로 건조하는 IR 램프(512) 아래를 통과한다. (5) 선택적으로, 물품(504)은 프린트헤드(510) 아래를 두 번째 통과하여 프린트 헤드는 도전성 트레이스 패턴의 다른 부분을 프린트한다. 다중 프린트헤드 통과를 사용하는 한 가지 이유는 충분한 도전성 트레이스 두께를 구축하기 위한 것이다. (6) 물품(504)은 도전성 트레이스 패턴의 부분적인 또는 완전한 경화 또는 건조를 제공하는 IR 램프(514) 아래를 통과한다.

프린팅 시스템(500)이 벨트(502)와 관련하여 설명되었지만, 다른 선택들이 가능하다. 예를 들어, 대체 프린팅 시스템은 개개의 물품(504)이 로드되는 일련의 팰릿들을 이용할 수 있다. 이것은 물품들(504)의 보다 정밀한 배치를 가능하게 하는 장점을 갖지만 시스템에 보다 비용이 많이 드는 경향이 있다. 또한, 픽-앤드-플레이스(pick-and-place) 및/또는 다른 유형의 컨베이어가 본 개시에 따라 사용될 수 있다.

본 개시의 어떤 실시예에서, 반도체 및/또는 절연체와 같은 비도전성 특징을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 반도체 및/또는 절연체는 물품(2)의 부분을 형성할 것이고, 도전성 트레이스 패턴(6)과 전기적으로 결합될 수 있다. 위에 논의된 시스템들, 프린트헤드들, 또는 방법들 중 어느 것 또는 모두는 이러한 반도체 및/또는 절연체를 프린트하는 것에 적용할 수 있다. 이용된 프린트 유체는 제한 없이 유기 및/또는 유기 성질이든지 간에 도체, 반도체, 유전체, 및/또는 절연체 중 어느 것 또는 모두를 포함할 수 있다. 프린트 유체는 액체 용액, 분산, 및/또는 서스펜션의 형태를 취할 수 있다. 프린트 유체는 몇 가지 예를 들자면, 도전성 중합체, 도전성 산화물(예를 들어, 인듐 주석 산화물), 탄소 나노튜브, 또는 그래핀을 포함할 수 있다.

도 23a 및 23b는 제조 물품(402)의 예시적인 구성, 및 기판(404) 상의 도체 및 비도전성 절연체의 형성을 도시한다. 도 23a는 기판 표면(408) 상에 형성된 하부 도전층(430), 절연층(432), 및 상부 도전층(434)의 용량성 배열을 도시하기 위한 "분해도"이다. 이들 층(430-434)은 에어로졸 프린트헤드(80), 유체 디스펜스 프린트헤드(100), 및/또는 압전 어레이 프린트헤드(140)와 같은 상기 언급된 프린팅 시스템들 중 하나 이상을 사용하여 형성된다.

도 23b는 프린트된 상태의 층들(430, 432, 및 434)을 도시한다. 이들 층들을 형성하기 위한 공정 순차는 예시적인 구현에서 (1) 하부 도전층(430)을 프린트하고, (2) 하부 도전층(430)을 굽고, (3) 하부 도전층(430) 위에 절연층(432)을 프린트하고, (4) 절연층(432)을 굽고, (5) 절연층(432) 위에 상부 도전층(434)을 프린트하고, (6) 상부 도전층(434)을 굽는다. 이 공정 순차는 또한 표면 기하 구조 및/또는 트레이스 기하 요건들과 같은 팩터들에 따라 도 4, 13, 16, 18, 또는 20과 관련하여 설명된 공정 단계들을 포함할 수 있다.

도 2 및 3과 관련하여 설명된 프린팅 시스템들 중 하나로서 사용될 수 있는 프린팅 시스템들은 어떤 실시예에서는 디지털 및/또는 아날로그 기술을 포함하는, 폭넓게 다양한 프린팅 시스템들의 일부 또는 모두를 포함할 수 있다. 디지털 기술은 써멀 잉크젯, 압전 잉크젯, 미세 압전 잉크젯, 및 버블젯이라고 할 수 있는 기술들을 제한 없이 포함한다. 아날로그 기술은 스크린 프린팅, 로토그라비어 프린팅, 플렉소그래픽 프린팅, 오목판 프린팅, 패드 프린팅, 로터리 프린팅, 로터리 스크린 프린팅, 스텐실 프린팅 등을 제한 없이 포함한다. 그러므로, 제조 시스템(20 또는 30)으로 이용될 수 있는 가능한 프린팅 시스템들은 본 개시의 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 인식되는 바와 같이, 상기 설명으로 제한되는 것으로 고려되지 않는다.

본 개시는 또한 대량 고객화의 예를 제공한다. 대량 고객화는 제조 산업에 있어서 새로운 것이고 확장 개척하고 있는 분야이다. 대량 고객화, 및 예를 들어 전통적인 배선 권선 유도 장치(예를 들어, 인덕티브 리액터/쵸크 코일, 변압기 등)에 대한 결과적인 작은 로트 크기는 지금까지는 대규모 셋업 및 오버헤드 비용(예를 들어, 플라이어, 쉴드, 가이딩 요소 등의 조정)을 요구하였다. 주장하건대 현재의 제조 방식으로는 미래의 시장 요건(작은 로트 크기 또는 높은 제품 신축성 등)에 맞추는 것은 가능하지가 않다. 개선된 인덕티브 장치와 같은, 트레이스 피착을 위해 여기에 설명된 새로운 방식은 예를 들어, 일반화된 프린팅 기술들을 사용하여 정확한 배선 배치, 배선 폭 및 배선 갭을 가능하게 한다. 이들은 심지어는 단일 제조 단위로 떨어져, 각각의 레이아웃이 특정되도록 디지털적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제조에 있어서 신축성 있는 컴퓨터 에이디드 프린팅 시스템의 사용은 아이템마다의 고객 레이아웃을 생산하는 데 사용될 수 있다. 이들 시스템은 개별 고객화의 신축성으로 대량 생산된 평면의 권선으로부터 낮은 비용으로 조합될 때 장점들을 갖는다. 결과적으로 제조 단계들의 수가 줄어들 수 있고, 주어진 작업 설계 규격에 대한 신축성이 실현될 수 있다. 이 혁신의 이점은 가용한 종래 기술의 방식 하에서 발생되는 비용의 대응하는 증가 없이 다양화 및 고객화의 상당한 증가이다.

본 개시는 안테나 또는 다른 소자들을 제조하는 목적을 위한 레이저 다이렉트 소결(LDS)과 같은 지금까지 신축적이지 않고 자본 집중적이었던 다양한 공정을 대체하기 위해 사용될 수 있다. LDS를 대체하는데 있어서, 본 개시는 제한 없이 다음에 언급한 것들을 포함한 다수의 이점을 가진다: (1) 공급의 압축(단계들의 통합), (2) 개발 및 생산을 위한 감소된 사이클 시간(생산 시점의 통합), (3) 신축성 있는 제조("온 더 플라이" 설계 변화), (4) 생산 요구 변화에 대한 빠른 응답, (5) 전기도금에 대한 환경적 영향의 감소, (6) 재고 목록 요건의 간소화(LDS는 다른 지점으로 선적하기 전에 한 지점에서의 재고 목록의 작성을 필요로 하기 때문에), 및/또는 (7) 개선된 운영 자본.

안테나와 관련하여 설명되었지만, 본 개시는 센서 코일 등 뿐만 아니라 다른 전기적 소자들에 적용한다. 여기에 사용된 바와 같이 보다 일반적으로, "전기 소자" 및 "전자 소자"라는 용어들은 상호 교환하여 사용되고 제한 없이 인덕티브 리액터(쵸크 코일), 변압기, 필터, 트랜지스터, 갭된 코어 토로이드, 인덕터(결합된 또는 기타), 커패시터, 저항기, 연산 증폭기, 및 다이오드를, 분리 소자이든 집적 회로이든, 단독 또는 조합이든지 간에, 포함하는 어떤 전기적 및/또는 신호 조절 기능을 제공하도록 적응된 소자들을 말한다.

여기에 설명된 다양한 방법들 및 장치의 소정의 단계들 및 양태들이 사람에 의해 수행될 수 있지만, 개시된 양태 및 개별 방법들 및 장치는 일반적으로 컴퓨터화/컴퓨터 구현된다. 컴퓨터화된 장치 및 방법들은 제한 없이 상업적 실현 가능성, 실용성, 및 심지어 이용 가능성(즉, 소정의 단계들/공정들은 간단히 어떤 실현 가능한 방식으로 사람에 의해 수행될 수 없다)을 포함하는 어떤 여러 가지 이유로 이들 양태를 완전히 구현하기 위해 필요하다.

본 개시의 소정의 양태들이 방법의 단계들의 특정 순차의 관점에서 설명되었지만, 이들 설명은 본 개시의 보다 넓은 방법들의 단지 예시이고, 특정한 응용에 의해 요구되는 대로 수정될 수 있는 것을 인식할 것이다. 소정의 단계들은 소정의 환경들에서 불필요하게 되거나 선택적일 수 있다. 부가적으로, 소정의 단계들 또는 기능이 개시된 실시예들에 추가될 수 있고, 또는 2개 이상의 단계들의 수행의 순서는 바뀔 수 있다. 모든 이러한 변화가 여기에 개시되고 여기에 청구된 개시 내용에 포함되는 것으로 고려된다.

상기 상세한 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 것으로 본 개시의 신규한 특징을 도시, 설명, 및 지적하였지만, 예시된 장치 또는 공정의 형태 및 상세에 있어서 다양한 생략, 치환, 및 변경이 본 개시에서 벗어나지 않고서 통상의 기술자에 의해 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 설명은 결코 제한하는 것이 아니고, 오히려 본 개시의 일반적 원리의 예시로서 취해져야 한다. 본 개시의 범위는 청구 범위에 의해 결정되어야 한다. 위에 설명된 특정한 실시예들 및 그 응용은 단지 예시의 목적이지 다음의 청구 범위에 의해 포괄된 수정 및 변화를 배제하는 것은 아니다.

2, 302, 402: 제조 물품, 4, 304: 기판, 6, 306: 도전성 트레이스 패턴, 8: 표면들, 10: 안테나, 12: 오목부, 14, 15, 314, 315: 트레이스, 20, 30: 제조 시스템, 22, 32: 파일 프로세서, 23: 파일, 24, 26, 34, 36, 60: 프린팅 시스템, 28, 38: 오븐, 68: 다축 로봇, 70: 회전축 로봇, 90: 비말 헤드, 91: 트레이스 부분, 93: 입자들, 110: 세그먼트, 112: 은 플레이크, 114: 매트릭스, 116: 외부 표면, 148: 노즐, 313: 패턴, 320: 노치, 430: 하부 도전층, 432: 절연층, 434: 상부 도전층, 500: 잉크젯 프린팅 시스템, 508: 카메라 또는 센서, 514: 경화 램프, 516: 제어기

Claims

도전성 트레이스 패턴이 그 위에 있는 제조 물품을 제조하는 방법으로서,
상기 도전성 트레이스 패턴을 정하는 정보를 수신하는 단계;
상기 정보를 분석하여 적어도 제1 및 제2 영역들을 정하는 단계;
상기 제1 영역에 관련한 제1 출력, 및 상기 제2 영역에 관련한 제2 출력을 발생하는 단계;
상기 제1 출력을 그에 따라 사용하기 위해 제1 프린팅 시스템에 보내는 단계; 및
상기 제2 출력을 그에 따라 사용하기 위해 제2 프린팅 시스템에 보내는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 도전성 트레이스 패턴은 무선 장치에 사용하기 위한 안테나를 포함하고, 상기 방법은
상기 제1 프린팅 시스템을 사용하여 상기 도전성 트레이스 패턴의 제1 부분을 프린트하는 단계; 및 상기 제2 프린팅 시스템을 사용하여 상기 도전성 트레이스 패턴의 제2 부분을 프린트하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 및 제2 부분들은 그 사이에 전기적 연속성을 제공하도록 적어도 하나의 위치에서 중첩하여, 상기 안테나가 상기 제1 및 제2 부분들의 상기 프린팅이 완료된 후에 전자기 에너지를 방사하도록 실질적으로 동작하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 도전성 트레이스 패턴은 무선 장치에 사용하기 위한 안테나를 포함하고, 상기 방법은
상기 제1 프린팅 시스템을 사용하여 상기 도전성 트레이스 패턴의 제1 부분을 프린트하는 단계; 및 상기 제2 프린팅 시스템을 사용하여 상기 도전성 트레이스 패턴의 제2 부분을 프린트하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 부분은 상기 제1 영역 내에 있고, 상기 제2 부분은 상기 제2 영역 내에 있는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 프린팅 시스템을 사용하여 상기 도전성 트레이스 패턴의 제1 부분을 프린트하는 단계; 및
상기 제2 프린팅 시스템을 사용하여 상기 도전성 트레이스 패턴의 제2 부분을 프린트하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 및 제2 영역들은 적어도 하나의 위치에서 중첩하는 각각의 제1 및 제2 구역에 의해 적어도 부분적으로 정해지는 방법.
도전성 트레이스 패턴이 그 위에 있는 제조 물품으로서, 상기 도전성 트레이스 패턴은
상기 도전성 트레이스 패턴을 정하는 적어도 하나의 데이터 구조를 수신하는 단계;
상기 적어도 하나의 데이터 구조의 적어도 일부를 분석하여 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 적어도 2개의 영역을 정하는 단계 - 상기 제1 및 제2 영역들은 기하 구조-관련 임계값에 적어도 기초하여 서로 다르고, 상기 적어도 2개의 영역은 전체 도전성 트레이스 패턴을 정하고 그 사이에 경계를 가짐 -;
적어도 상기 제1 영역에 기초한 제1 프린트 파일, 및 적어도 상기 제2 영역에 기초한 제2 프린트 파일을 발생하는 단계 - 상기 제1 프린트 파일에서 묘사된 하나 이상의 트레이스가 2개의 프린팅 시스템 사이의 오정렬 허용 오차를 적어도 초과하는 거리만큼 상기 제2 프린트 파일에서 묘사된 하나 이상의 트레이스와 중첩하도록 연장함 -;
상기 제1 프린트 파일을 상기 2개의 프린팅 시스템 중 제1 프린팅 시스템에 보내는 단계; 및
상기 제2 프린트 파일을 상기 2개의 프린팅 시스템 중 제2 프린팅 시스템에 보내는 단계를 포함하는 방법에 따라 형성되는 제조 물품.
제5항에 있어서, 상기 방법은,
상기 제1 프린팅 시스템을 사용하여 상기 도전성 트레이스 패턴의 제1 부분을 프린트하는 단계; 및
상기 제2 프린팅 시스템을 사용하여 상기 도전성 트레이스 패턴의 제2 부분을 프린트하는 단계를 더 포함하는 제조 물품.
제6항에 있어서, 상기 제1 부분은 상기 도전성 트레이스 패턴 내에 정해진 복수의 트레이스의 제1 서브셋을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 복수의 트레이스의 제2 서브셋을 포함하고,
상기 제1 서브셋은 미리 설정된 임계값 미만의 트레이스 폭을 갖는 트레이스들을 포함하고, 상기 도전성 트레이스 패턴의 상기 제2 서브셋의 모든 트레이스들은 상기 미리 설정된 임계값 이상의 트레이스 폭들을 갖는, 제조 물품.
삭제
제7항에 있어서, 상기 제1 프린팅 시스템은 도전성 트레이스들의 상기 제1 서브셋을 정하기 위해 에어로졸 입자들의 스트림을 발생하는 프린트헤드를 포함하는 제조 물품.
제9항에 있어서, 상기 제2 프린팅 시스템은 도전성 트레이스들의 상기 제2 서브셋을 정하기 위해 점성이 있는 도전성 유체를 디스펜스하는 노즐을 이용하는 제조 물품.
제7항에 있어서, 상기 제1 서브셋의 프린팅은 상기 제2 서브셋의 프린팅 전에 수행되는 제조 물품.
제6항에 있어서, 상기 제1 프린팅 시스템은 100 나노미터 미만의 주 치수를 갖는 은 나노입자들을 사용하여 트레이스들을 형성하는 제조 물품.
제12항에 있어서, 상기 제2 프린팅 시스템은 1000 나노미터 내지 20 미크론의 주 치수를 갖는 은 플레이크들을 사용하여 트레이스들을 형성하는 제조 물품.
제6항에 있어서, 상기 제2 프린팅 시스템은 1000 나노미터 내지 20 미크론의 주 치수를 갖는 은 플레이크들을 사용하여 트레이스들을 형성하는 제조 물품.
그 위에 배치된 도전성 트레이스 패턴을 포함하는 물품들을 제조하기 위해 유용한 장치로서, 상기 장치는
상기 도전성 트레이스 패턴을 정하는 데이터를 갖는 적어도 하나의 데이터 구조를 수신하고;
상기 적어도 하나의 데이터 구조의 상기 데이터의 적어도 일부들을 분석하여 (i) 제1 영역, 및 (ii) 상기 제1 영역과 적어도 부분적으로 이종인 제2 영역을 포함하고, 그 전체 안에 상기 도전성 트레이스 패턴을 정하는 적어도 2개의 영역을 정하고;
각각 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 적어도 기초하여 적어도 2개의 출력 데이터 구조를 발생하고;
상기 적어도 2개의 출력 데이터 구조의 적어도 일부를, 그에 따라 사용하기 위해 상기 물품들 상에 상기 도전성 트레이스 패턴을 피착할 수 있는 적어도 2개의 프린팅 시스템에 각각 전달하도록 구성된 컴퓨터화된 로직
을 포함하는 장치.
제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 데이터 구조는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 둘 다에 관련한 데이터를 갖는 실질적으로 통합된 데이터 파일을 포함하고,
상기 적어도 2개의 출력 데이터 구조의 적어도 일부를, 그에 따라 사용하기 위해 상기 물품들 상에 상기 도전성 트레이스 패턴을 피착할 수 있는 적어도 2개의 프린팅 시스템에 각각 전달하는 것은 상기 도전성 트레이스 패턴의 다른 부분을 각각 피착할 수 있는 2개 이상의 실질적으로 이종인 피착 공정들로 전달하는 것을 포함하는 장치.
제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 데이터 구조는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 둘 다에 관련한 데이터를 갖는 실질적으로 통합된 데이터 파일을 포함하고,
상기 적어도 2개의 출력 데이터 구조의 적어도 일부를, 그에 따라 사용하기 위해 상기 물품들 상에 상기 도전성 트레이스 패턴을 피착할 수 있는 적어도 2개의 프린팅 시스템에 각각 전달하는 것은 상기 도전성 트레이스 패턴의 다른 부분을 각각 피착할 수 있는 2개 이상의 실질적으로 이종인 피착 공정들을 갖는 실질적으로 통합된 피착 장치로 전달하는 것을 포함하는 장치.
제17항에 있어서, 상기 실질적으로 통합된 피착 장치는 상기 도전성 트레이스 패턴의 다른 부분을 각각 피착할 수 있는 2개 이상의 실질적으로 이종인 피착 공정들을 포함하고, 상기 2개 이상의 실질적으로 이종인 피착 공정들 중 적어도 2개가 상기 도전성 트레이스 패턴의 그들의 각각의 다른 부분들의 적어도 일부를 동시에 피착할 수 있는, 장치.
제15항에 있어서,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 적어도 기초한 상기 적어도 2개의 출력 데이터 구조는 제1 프린트 파일 및 제2 프린트 파일을 포함하고, 상기 제1 프린트 파일은 상기 제1 영역에 관련되고, 상기 제2 프린트 파일은 상기 제2 영역에 관련되고,
상기 물품들 상에 상기 도전성 트레이스 패턴을 피착할 수 있는 상기 적어도 2개의 프린팅 시스템은 제1 프린팅 시스템 및 상기 제1 프린팅 시스템과 실질적으로 다른 공정을 사용하는 제2 프린팅 시스템을 포함하고,
상기 제1 프린팅 시스템과 제2 프린팅 시스템 사이의 오정렬 허용 오차를 적어도 초과하는 거리만큼 상기 제2 프린트 파일에서 묘사된 하나 이상의 트레이스와 중첩하도록 연장하도록 구성된 하나 이상의 트레이스가 상기 제1 프린트 파일에서 묘사되는 장치.
제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2 영역들은 적어도 하나의 차이를 포함하고, 상기 적어도 하나의 차이는 기하 구조 관련 임계값에 적어도 기초하고,
상기 적어도 2개의 영역은 전체 도전성 트레이스 패턴을 정하고 그 사이에 경계를 갖는 장치.
도전성 트레이스 패턴이 그 위에 있는 제조 물품으로서, 상기 도전성 트레이스 패턴은 무선 이동 장치로부터의 전자기 에너지를 전송하기 위해 유용한 안테나의 적어도 일부를 포함하고, 상기 도전성 트레이스 패턴은
상기 도전성 트레이스 패턴을 정하는 적어도 하나의 데이터 구조를 수신하는 단계;
상기 적어도 하나의 데이터 구조의 적어도 일부들을 분석하여 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 적어도 2개의 영역을 정하는 단계 - 상기 제1 및 제2 영역들은 각각 상기 제1 및 제2 영역들을 갖는 상기 도전성 트레이스 패턴과 관련된 기하 구조 팩터에 관련된 값에 적어도 기초하여 서로 다르고, 상기 적어도 2개의 영역은 전체 도전성 트레이스 패턴을 정하고 그 사이에 경계를 가짐 -;
상기 제1 영역에 적어도 기초한 제1 출력 데이터 구조, 및 상기 제2 영역에 적어도 기초한 제2 출력 데이터 구조를 발생하는 단계 - 상기 제1 출력 데이터 구조에서 묘사된 하나 이상의 트레이스는 2개의 도전성 재료 피착 장치 사이의 제조 허용 오차를 적어도 초과하는 거리만큼 상기 제2 출력 데이터 구조에서 묘사된 하나 이상의 트레이스와 중첩하도록 연장함 -;
상기 2개의 도전성 재료 피착 장치 중 제1 재료 피착 장치에 상기 제1 출력 데이터 구조를 보내는 단계;
상기 2개의 도전성 재료 피착 장치 중 제2 재료 피착 장치에 상기 제2 출력 데이터 구조를 보내는 단계; 및
상기 도전성 트레이스 패턴의 적어도 제1 부분은 상기 제1 영역 내에서 상기 제1 재료 피착 장치에 의해 그리고 상기 기하 구조 팩터의 제1 값에 따라 피착되고, 상기 도전성 트레이스 패턴의 제2 부분은 상기 제2 영역 내에서 상기 제2 재료 피착 장치에 의해 그리고 상기 기하 구조 팩터의 제2 값에 따라 피착되도록, 상기 제조 물품 상에 상기 도전성 트레이스 패턴을 피착하는 단계를 포함하는 방법에 따라 형성되는 물품.
제21항에 있어서, 상기 기하 구조 팩터는 상기 도전성 트레이스 패턴과 관련된 트레이스 폭을 포함하는 물품.
제21항에 있어서, 상기 기하 구조 팩터는 상기 도전성 트레이스 패턴과 관련된 트레이스 높이 또는 피착 두께를 포함하는 물품.
제21항에 있어서, 상기 기하 구조 팩터는 상기 도전성 트레이스 패턴과 관련된 커버리지의 영역을 포함하는 물품.